CC BY
272
Международный электронный научный журнал ISSN 2307-2334 (Онлайн)
Адрес статьи: pnojournal.wordpress.com/archive15/15-03/ Дата публикации: 1.07.2015 № 3 (15). С. 40-47. УДК 004.7, 004.9
В. Я. Цветков, П. Г. Сырцев
Реализация IP-телефонии в территориально-распределенной компании
Статья описывает реализацию IP-телефонии в территориально-распределенной компании. Показаны особенности распределенных систем. Показаны преимущества IP-телефонии. Статья показывает целесообразность развития IP-телефонии в рамках мультисервисной сети.
В частности, подробно рассмотрены основные требованиями, предъявляемые к распределённым системам: прозрачность распределённой системы, прозрачность местоположения, прозрачность доступа, открытость системы, ее надежность и безопасность.
В качестве объекта проектирования рассматривается нефтегазовая компания «Велесстрой» филиалы которой располагаются в различных частях Российской Федерации, что предъявляет особые требования по унифицированным коммуникациям и созданию единого ИТ-пространства.
При построении единой телефонной связи в компании проведен сравнительный анализ между тремя способами подключения: аренда виртуальной АТС IP-телефонии (IP PBX), установка собственной IP PBX для всех подразделений и офисов, установка отдельной IP PBX в каждом подразделении компании.
Ключевые слова: информация, коммуникация, цифровые сигналы, IP-телефония, сети
Perspectives of Science & Education. 2015. 3 (15)
International Scientific Electronic Journal ISSN 2307-2334 (Online)
Available: psejournal.wordpress.com/archive15/15-03/ Accepted: 5 June 2015 Published: 1 July 2015 No. 3 (15). pp. 40-47.
V. Ya. Tsvetkov, P. G. syrtsev
Implementation of IP-telephony in geographically distributed company
This article describes the implementation of IP-telephony in geographically distributed company. It showing especially distributed systems. It showing the advantages of IP-telephony. Paper shows the feasibility of the development of IP-telephony within the multiservice network
In particular, discussed in detail the main requirements for distributed systems: the transparency of a distributed system, the location transparency, the transparency of access, the access and openness of the system, its reliability and safety.
As the object of design is considered an oil and gas company "Velesstroy" branches which are located in various regions of the Russian Federation, which places special demands on unified communications and creation of a single IT-space.
At construction a single telephone in the company a comparative analysis between the three methods of connection: rent a virtual PBX IP telephony (IP PBX), set your own IP PBX for all departments and offices, installation of separate IP PBX in each division of the company.
Keywords. information, communication, digital signals, IP-telephony, network
Введение
современном обществе существует необходимость в повышении качества и скорости передачи информации в распределенных системах [1]. В связи с этим возрастает значение распределенных коммуникационных систем как средства решения этой проблемы. Если распределенная коммуникационная система является сложной, то появляется проблема не только передачи информации, но и управления [2] потоками в такой системе. Как пример решения этой проблемы работа [3] описывает внедрение системы управления ERP в распределенную коммуникационную систему. Дается анализ распределенной системы. Показана целесообразность применения геоинформационных технологий [4] и геомаркетинга [5] для оптимизации сети. развитие распределенных коммуникационных сетей происходит в рамках развития мультисервисных сетей. Они включают существующие телефонные сети коммутации каналов, сотовую связь, информационные ресурсы сети Интернет, IP-телефонию, кабельное телевидение. В настоящее время развитие коммуникационных технологий идет динамично, активно развиваются распределенные сети, которые все чаще применяются для телефонных разговоров Целью данной работы является анализ развития сетей на основе IP-телефонии [6, 7].
Особенности IP-телефонии
В последнее время наблюдается повышенный интерес к технологиям IP-телефонии, использование которой позволяет в значительной мере снизить стоимость телефонной связи. Под IP-телефонией подразумевается набор коммуникационных протоколов, технологий и методов, обеспечивающих обычный сервис телефонии: набор номера, дозвон и двустороннее голосовое общение, а также видеосообщение по сети Интернет или другим IP-сетям. IP подразумевает IP протокол, при котором сигнал по каналу связи передается в цифровом виде.
IP-телефония использует выделенные цифровые каналы как линии передачи телефонного трафика. При передаче голосовые сигналы преобразуются в сжатые пакеты данных, которые посылаются через цифровые каналы другой стороне. Достигнув адресата, они декодируются в голосовые сигналы оригинала. Использование IP-технологий позволяет связать телефонный вызов с информацией о нем. При такой связи решается задача обработки вызовов из разных сред и обеспечивается необходимое качество обслуживания.
Технологии пакетной коммутации позволяют отказаться от сложного коммутационного ядра, в силу того, что функции коммутации разговорных каналов переданы сети на основе транспортного протокола IP. В системах нового поколения эти функции сводятся к управлению
МЩийотщШи^т?
медиапотоков между определенными узлЙМщ компьютерной сети.
Основными преимуществами IP-телефонии является снижение требований к полосе пропускания, что обеспечивается учетом статистических характеристик речевого трафика:
• блокировкой передачи пауз (диалоговых, слоговых, смысловых и др.), которые могут составлять до 40-50 % времени занятия канала передачи (VAD);
• высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием (без потери качества при восстановлении) до уровня 20-40 % исходного сигнала.
Многие потребительские реализации IP-телефонии не поддерживают криптографическое шифрование, несмотря на то, что наличие безопасного телефонного соединения намного проще внедрить в рамках IP-технологии, чем в традиционных телефонных линиях. В результате, при помощи анализатора трафика относительно несложно установить прослушивание IP-звонков, а при некоторых ухищрениях даже изменить их содержание.
В настоящее время стандартом де-факто для IP телефонии считается Session Initiation Protocol (SIP), а H.323 протокол используется в основном в системах многопользовательских видео конференций и для обмена голосовым трафиком по IP между операторами связи, хотя и в этих областях наблюдается тенденция перехода на SIP. По прогнозам производителей оборудования IP-телефонии, популярность (SIP)-телефонии будет расти, причем темпы этого роста превысят темпы роста IP-телефонии в целом, поэтому сами производители возлагают на SIP большие надежды.
IP-телефония как распределенная система
Необходимость управления любой сетью обуславливает применение методов управления для распределенных систем. Распределенными системами называются программно-аппаратные системы, в которых исполнение операций (действий, вычислений), необходимых для обеспечения целевой функциональности системы, распределено(физически или логически) между разными исполнителями.
Классифицировать распределенные системы можно по различным признакам: по количеству элементов в системе, по уровню организации распределенных систем, по типу предоставляемых ресурсов, а также ряду других признаков. По количеству элементов в системе [8] различают распределенные системы: кластер, распределенная система корпоративного уровня, глобальная система. Распределенная система является кластером, если общее количество йи^аен^ов не > превьдааеяащсйШййР ¿ЙЙШВШв.
Распрвд^л1Нн1я'система?^8рпоративного уровня содержит в своем составе уже сотни, а в некоторых случаях, и тысячи элементов. Глобальной системой называется распределенная система с количеством элементов, входящим в ее состав, более 1000. При этом, зачастую, элементы таких систем глобально распределены. Примером глобальной распределенной сети является Интернет, где в качестве предоставляемого ресурса является информационное поле.
Основными требованиями, предъявляемыми к распределенным системам, являются: прозрачность, открытость системы, безопасность, масштабируемость РС, надежность. Рассмотрим каждую характеристику подробнее.
Прозрачность распределенной системы. Прозрачность заключается в том, что распределенные системы должны быть восприняты пользователями системы как однородный объект, а не как набор автономных объектов, которые взаимодействуют между собой между собой. Проектирование распределенной системы является сложной задачей, и соблюдение необходимой прозрачности, является необходимым условием функционирования системы.
Прозрачность местоположения. В распределенных системах прозрачность местоположения заключается в том, что пользователь не должен знать, где расположены необходимые ему ресурсы. Например, в распределенных информационных файловых системах, пользователь должен видеть лишь единое файловое пространство, притом, что данные могут располагаться физически на разных серверах.
Прозрачность доступа. Прозрачность в данном случае заключается в обеспечении сокрытия различий доступа и предоставлении данных.
Открытость системы. В отличие от ранних распределенных систем, которые по своей сути были ограниченными и закрытыми, так как они создавались в основном в пределах отдельных организаций и для решения конкретных задач, современные распределенные системы создаются все более открытыми. Применение принципа открытости к распределенным системам стало возможным благодаря развитию линий передачи данных, увеличение производительности процессоров, а также общего развития информационных технологий. Под открытостью распределенных систем понимается возможность взаимодействия с другими открытыми системами.
Открытость системы может быть достигнута с помощью: языков программирования, аппаратных платформ, программного обеспечения.
Безопасность. Особое место в современных распределенных системах занимает их безопас-юость. Безопасность РС является, в общем слу-чИ§ совокупностью 3 факторов [10]:
• Обеспечение конфиденциальности данных
и ресурсов;
• Обеспечение конфиденциальности доступа к ресурсам для множества пользователей;
• Обеспечение целостности ресурсов и данных.
Необходимость создания распределенных систем, которые обеспечивают необходимую безопасность данных и всей структуры РС, возникает повсеместно. Многие вопросы безопасности могут быть решены на уровне отдельных узлов РС, например, путем установки фаерволов и антивирусного ПО на отдельные узлы системы, введением политики аутентификации пользователей и другими методами. Но в силу особенности архитектуры большинства РС, данный подход не всегда является эффективным. Программное обеспечение не всегда может обеспечить необходимую конфиденциальность данных в распределенной системе. Надежность РС. В связи с появлением новых методов и алгоритмов, требовательных к вычислительным ресурсам и, самое главное, к ресурсам времени, необходимость в доступности распределенных систем в момент времени I становится крайне актуальным. Основным показателем, определяющим надежность всей РС, является отказоустойчивость. Отказоустойчивость — это важнейшее свойство вычислительной системы, которое заключается в возможности продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей.
Особенности кампании, для которой создается система
Общество с ограниченной ответственностью «Велесстрой» — одна из крупнейших компаний в России по реализации сложнейших объектов нефтегазового комплекса и внешнего электроснабжения. Деятельность компании строится на принципах максимально эффективного, качественного и своевременного удовлетворения потребностей клиентов, использования высокотехнологичных и самых передовых инженерных решений, безусловного соблюдения стандартов и правил в области природопользования, экологической безопасности, охраны окружающей среды.
Сферы деятельности компании можно разделить на следующие: электроэнергетическое строительство, нефтегазовое строительство, проектирование. Представительство компании есть в трех регионах: центральный офис компании в г. Москва; региональный офис в г. Самара; региональный офис в г. Хабаровск.
Объекты компании располагаются в различных частях Российской Федерации. Также, бизнес предъявляет требования по унифицированным коммуникациям и созданию единого ИТ-пространства. На рис.1 схематически показаны основные места расположения филиалов кампании.
Национальные энергетические проекты
Рис. 1. Расположение основных подразделений компании
Как следует из схемы на рис.1, для коммуникаций между филиалами необходимо использование мультисервисной распределенной сети, включающей 1Р-телефонию. ИТ-инфраструктура компании создана с учетом территориальной удаленности объектов друг от друга и от удаленности центрального офиса в Москве. Централизованы основные сервисы - 1С, электронная почта, файловый сервер, сервис электронного документооборота. Также были поставлены требования по унификации телекоммуникаций компании. Все это требует привлечения методов моделирования [9] как основы создания и проектирования сети.
Для проведения видеоконференции необходимо использование специальных средств, которые могут быть реализованы как на основе аппаратных решений и систем, так и в виде программного обеспечения для ПК, мобильных устройств или браузеров.
Во время сеанса видеоконференции необходима демонстрация различных медиаданных, для этого системы видеоконференций позволяют захватывать и передавать удаленным участникам презентации, изображение рабочего стола или отдельных его окон, а так же различные по форматам документы. Достигается это за счет использования специального программного обеспечения, дополнительных камер (например, документальных камер), захвата сигнала с виде-йЪвыходов ноутбуков, ПК и прочих систем.
Существует два основных типа видеоконференций - персональная и групповая. Персо-шальная видеоконференция подразумевает сеанс видеосвязи, в котором участвует всего два абонента. Под групповыми же видеоконференциями подразумеваются все остальные виды видеоконференций.
Организация схем IP-телефонии
Для организации видеоконференцсвязи между различным программным обеспечением и оборудованием сторонних производителей используются стандартные протоколы передачи данных.
H.239 - коммуникационный протокол поддержки двух медиапотоков от разных источников. Подходит для видеоконференций, в которых изображение выводится на два разных экрана (к примеру, в видеопереговорной, когда на одном экране - изображение докладчика, на втором - сопровождающая презентация).
H.323 - протокол передачи данных по сетям с негарантированной пропускной способностью. Применяется и в персональных, и в многоточечных видеоконференциях.
SIP - сетевой протокол установки соединения между клиентскими приложениями различных производителей, пришедший на смену стандарту H.323. Используется в видеоконференцсвязи и IP-телефонии.
Сжатие и воспроизведение звука и видео во время сеанса конференцсвязи осуществляется посредством использования аудио и видеокодеков.
H.264 - стандарт сжатия видео, обеспечивающий высокий уровень сжатия видеопотока с сохранением первоначального качества.
H.264 Scalable Video Coding (SVC) - кодер с компенасацией недостающих данных, который передает видео с использованием нескольких видеопотоков. Устойчив к ошибкам в сети, например таким, как потеря пакетов.
Opus - аудиокодек для сжатия звука, отличающийся высокой производительностью и не зависящий от смены скорости интернет-соединения во время видеоконференции.
G.722.1 ЖппеРСЩЩндарт Сжатия широко-«
п'олоСного аудио сигнала.
VP8 - видеокодек с повышенной устойчиво-■тью к потере кадров и высокой скоростью декодирования видеопотоков.
Видеоконференцсвязь в компании предоставляется посредством устройств Polycom, подключенных к сети Интернет напрямую или выведенных за NAT через пограничный файервол.
Звонки
ного дополнительного оборудования. МноГоточечные видеоконференции возможны только через сервер видеоконференций. В компании для этих целей используется модель Polycom RMX 1800.
Схема подключения участников к групповой видеоконференции компании приведена на рис.2.
Ú,
V^J
Рис. 2. Схема подключения участников к групповой видеоконференции компании
При построении единой телефонной связи в компании существуют несколько вариантов.
Аренда виртуальной АТС IP-телефонии (IP PBX) (рис.3). Все телефонные аппараты или программные клиенты (softphone) для осуществления звонка подключаются к адресу виртуальной IP PBX. Можно выделить плюсы и минусы такого решения:
экономия на покупке, установке собственных АТС в краткосрочной перспективе;
экономия на лицензиях, активирующих дополнительные функции;
подключение к внутрикорпоративной телефонной связи из любой точки мира где есть доступ в Интернет;
экономия на поддержании и обслуживании инфраструктуры (электропитание, охлаждение, мониторинг оборудования);
риск потери конфиденциальности при разговоре;
более дорогое решение в целом в долгосрочной перспективе чем собственная АТС;
отсутствие связи внутри подразделения при отсутствии в нем подключения в Интернет.
Установка собственной IP PBX для всех подразделений и офисов. В этом случае (рис.4) АТС будет установлена в центральном офисе компании. Все телефонные аппараты и софтфоны для осуществления звонка подключаются к адресу IP PBX в центральном офисе. Для этого удаленные офисы и центральный должны быть объединены в виртуальную частную сеть (VPN). Плюсы и минусы данного решения:
экономия на установке и настройке только лишь одной IP PBX, а также на поддержке оборудования;
конфиденциальность звонка как на уровне АТС так и на канальном уровне (VPN);
отсутствие связи внутри подразделения при отсутствии в нем подключения в Интернет;
Подразделение А
Рис. 3. Схема подключения телефонии с виртуальной IP PBX
Рис. 4. Схема подключения телефонии с центральной IP PBX в главном офисе компании
затраты на интернет-трафик даже при звонках в соседний кабинет (при значительной численности сотрудников подразделения ухудшение качества соединения при ограниченной полосе доступа в Интернет).
Установка отдельной IP PBX в каждом подразделении компании. В этом случае телефонные аппараты каждого подразделения Цля осуществления звонка подключаются к сво-¡¡ей локальной IP АТС (рис.5) Плюсы и минусы
этого решения:
гибкая конфигурация решения (каждая отдельно настраиваемая АТС под требования конкретного подразделения);
гибкая управляемость (ответственность за функционирование и конфигурацию лежит на локальном ИТ-специалисте);
большие затраты на оборудование. При сравнении этих вариантов оптимальным является Ц-ий вариант, потому что требовалось
Подразделение A
/Центральный офис
компании -
Рис. 5. Схема подключения телефонии с отдельными IP PBX на каждое подразделение
наиболее гибкое решение, а также тот фактор, что многие подразделения компании подключены к сети Интернет через спутниковый канал связи, который стоит дороже аналогичных и характеризуется менее стабильными критическими параметрами для VoIP-связи такими как RRT (Round Trip Time) и jitter (разброс максимального и минимального времени прохождения пакета от среднего). При больших значениях этих парам
Заключение
Территориально-распределенная коммуникационная система IP-телефонии обеспечивает решение ряда бизнес задач. Ее реальзация целесообразна в рамках мультисервисной сети, что отвечает принципам интегрального управления фирмой. Реализация IP-телефонии в рам-
ках мультисервисной распределенной сети позволяет применять для управления всей сетью и 1Р-телефонией систему сбалансированных показателей [10]. Применение системы сбалансированных показателей позволяет переходить от информационной технологии управления к интеллектуальной. Этот подход позволяет усиливать контроль над финансовыми потоками корпорации, особенно это важно для разветвленных холдинговых структур. Этот подход позволяет повысить интеграцию информационных потоков компании и обеспечить эффективное взаимодействие всех подразделений независимо от степени их удаленности. Этот подход обеспечивает снижение затрат на эксплуатацию, повышение общей информационной безопасности и надежности системы, снижение вероятности ошибок и сбоев.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мартин Д. Вычислительные сети и распределенная обработка данных: Программное обеспечение, методы и архитектура: Пер. с англ. Вып. 1. М.: Финансы и статистика, 1985.
2. Цветков В.Я., Алпатов А.Н. Управление распределенными транспортными потоками // Государственный советник. 2014. № 3. С. 55-60.
Цветков В.Я., Воинов А.И. Внедрение системы управления ERP в кампании МТС // Геодезия и аэрофотосъемка. 2008. № 6. С. 82-84.
Цветков В.Я. Информатизация, инновационные процессы и геоинформационные технологии. // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2006. № 4. С.112-118.
Цветков В.Я. Задачи геомаркетинга // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2000. № 5. С.146-154.
Гольдштейн Б.С. IP-телефония. СПб.: БХВ-Петербург, 2014. 336 с.
Малов А.В. Контакт-центры на базе IP-телефонии // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2008. № 8. С. 26-32. Цветков В.Я., Алпатов А.Н. Проблемы распределённых систем // Перспективы науки и образования. 2014. № 6. С. 31-36.
Цветков В.Я. Моделирование научных исследований в автоматизации и проектировании. М.: ГКНТ, ВНТИЦентр, 1991. 125 с.
10. Кащеев Р. Balanced Scorecard: новое заклинание или стратегия управления? // Управление компанией. 2002. №. 9. С. 21-26.
9.
10.
REFERENCES
Martín D. Vychislitel'nye seti i raspredelennaia obrabotka dannykh: Programmnoe obespechenie, metody i arkhitektura: Per. s angl. Vyp. 1 [Computer networks and distributed processing: Software, techniques and architecture]. Moscow, Finansy i statistika Publ, 1985.
Tsvetkov V.Ia., Alpatov A.N. Management of distributed traffic. Gosudarstvennyi sovetnik - State Counsellor, 2014, no. 3, pp.55-60 (in Russian).
Tsvetkov V.Ia., Voinov A.I. Control system Implementation of ERP in the campaign MTS. Geodeziia i aerofotos"emka - Geodesy and aerial photography, 2008, no. 6, pp. 82-84 (in Russian).
Tsvetkov V.Ia. Informatization, innovative processes and GIS technology. Geodeziia i aerofotos"emka - Geodesy and aerial photography, 2006, no. 4, pp.112-118 (in Russian).
Tsvetkov V.Ia. The task of geomarketing. Geodeziia i aerofotos"emka - Geodesy and aerial photography, 2000, no. 5, pp.146-154 (in Russian).
Gol'dshtein B.S. IP-telefoniia [IP-telephony]. Saint-Petersburg, BKhV-Peterburg Publ., 2014. 336 p.
Malov A.V. Contact centers IP-based telephony. Izvestiia SPbGETU «LETI» - Saint Petersburg Electro technical
University "LETI", 2008, no. 8, pp. 26-32 (in Russian).
Tsvetkov V.Ia., Alpatov A.N. Problems of distributed systems. Perspektivy nauki i obrazovaniia - Perspectives of science and education, 2014, no. 6, pp. 31-36 (in Russian).
Tsvetkov V.Ia. Modelirovanie nauchnykh issledovanii v avtomatizatsii i proektirovanii [Modelling research in automation and design]. Moscow, GKNT Publ., 1991. 125 p.
Kashcheev R. Balanced Scorecard: a new spell or management strategy? Upravlenie kompaniei - Management of the company, 2002, no. 9, pp. 21-26 (in Russian).
Информация об авторах Цветков Виктор Яковлевич
(Россия, Москва) Профессор, доктор технических наук, советник ректората Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики E-mail: cvj2@mail.ru
Information about the authors
Tsvetkov Viktor Yakovlevich
(Russia, Moscow) Professor, Doctor of technical sciences, Advisor to the Rectorate Moscow State Institute of Radio Engineering Electronics and Automation (MSTU MIREA) E-mail: cvj2@mail.ru
Сырцев Павел Геннадьевич
(Россия, Москва) Магистрант Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики E-mail: cvj2@mail.ru
Syrtsev Pavel Gennad'evich
(Russia, Moscow) Undergraduate student Moscow State Institute of Radio Engineering Electronics and Automation (MSTU MIREA) E-mail: cvj2@mail.ru
2
3
4
5
8
9
