Организация сети передачи речи через протокол IP с использованием IP АТС

Типы IP-сетей
Оценка ширины полосы пропускания
Конфигурация сети
Сетевые устройства
Качество обслуживания: QoS
Управление сетью
Функции контроля пакетов

Для установления VoIP-связи в собственной сети потребуется следующая информация по IP-адресации и идентификаторам VLAN:

Типы IP-сетей

Качество речи зависит от типа используемой IP-сети. Управляемые IP-сети обеспечивают более высокое качество речи по сравнению с неуправляемыми сетями, например, сетью Интернет, где невозможно гарантировать качество обслуживания.

Примеры рекомендуемых IP-сетей:

Не рекомендуемые сети:

• Возможность пиринговых вызовов между IP системными телефонами моделей KX-NT300, установленными в различных местоположениях, зависит от того, может ли осуществляться передача пакетов между соответствующими сетями. Если такие вызовы оказываются невозможными, следует установить параметры сети (например, маршрутизатор VPN в случае IP-VPN), необходимые для передачи пакетов.

• В отличие от IP-VPN, которая формируется на базе собственной IP-сети поставщика сетевых услуг, Интернет-VPN формируется на базе Интернет. Интернет-VPN не рекомендуется использовать для VoIP-связи, поскольку в этом случае высока вероятность потери данных и появления задержек при передаче.

Оценка ширины полосы пропускания

При использовании IP-телефонов и плат внешних IP линий следует убедиться в том, что используемая IP-сеть имеет достаточную ширину полосы пропускания для поддержки VoIP-связи. Если ширина полосы пропускания, необходимая для VoIP-связи, превосходит возможности сети, то качество речи серьезно ухудшается. Кроме того, в этом случае возможно неблагоприятное воздействие на производительность других приложений (например, электронной почты или веб-приложений),использующих ту же самую сеть. Следовательно, при оценке требований к ширине полосы пропускания необходимо быть предельно внимательным. Убедитесь, что сеть может поддерживать VoIP-связь даже в условиях максимального сетевого трафика.

Оценка ширины полосы пропускания для платы внутренних IP-линий

Требуемая ширина полосы пропускания зависит от используемой комбинации кодеков и интервалов передачи пакетов. Для обеспечения соответствующего качества речи необходимо учитывать следующие параметры, связанные с типом кодеков и интервалами передачи пакетов:

• качество речи кодеков изменяется следующим образом: (высокое) G.722, G.711, G.729A (низкое)*;
• чем короче интервал передачи пакетов, тем выше качество речи;
• чем выше качество речи, обеспечиваемое IP-телефонами, тем большая ширина полосы пропускания требуется для IP-телефонов.

*: Если абоненты используют различные кодеки, то при установлении соединения используется кодек более низкого уровня. Например, если у вызывающего абонента имеется кодек G.711, а у вызываемого абонента - G.729A, то при установлении соединения будет использоваться кодек G.729A

*: Кодек G.722 доступен только для IP-СТ серии KX-NT300 и некоторых устройств внутренних SIP- абонентов, которые поддерживают этот кодек при пиринговых соединениях.

Требуемая ширина полосы пропускания для каждой платы внутренних IP-линий

Для обеспечения одновременного выполнения вызовов всеми IP-телефонами необходима постоянная доступность полосы пропускания, требуемой для функционирования платы внутренних IP-линий с максимальным количеством подключенных IP-телефонов. Ниже приведена формула для вычисления ширины полосы пропускания, требуемой для каждой платы внутренних IP-линий.

При использовании платы KX-TDA0470: Требуемая ширина полосы пропускания = (требуемая ширина полосы пропускания для каждого IP-телефона х 16)

При использовании виртуальных плат V-IPEXT32 / V-SIPEXT32: Требуемая ширина полосы пропускания = (требуемая ширина полосы пропускания для каждого IP-телефона х 32)

Оценка ширины полосы пропускания для виртуальной платы внешних IP линий

Требуемая ширина полосы пропускания для одного канала VoIP

Требуемая ширина полосы пропускания зависит от используемой комбинации кодеков и интервалов передачи пакетов. Для обеспечения соответствующего качества речи необходимо учитывать следующие параметры, связанные с типом кодека и интервалом передачи пакетов:

• качество речи кодека G.711 выше качества речи кодека G.729A;
• чем короче интервал передачи пакетов, тем выше качество речи;
• чем выше качество речи, обеспечиваемое платой V-IPGW16, тем большая ширина полосы пропускания требуется для платы.

Через локальную сеть (Ethernet)

Через WAN (PPP: протокол "точка-точка")

Вычисление ширины полосы пропускания

Ниже приведена формула для вычисления ширины полосы пропускания, требуемой для VoIP-связи: Требуемая ширина полосы пропускания = (количество факсимильных аппаратов х требуемая ширина полосы пропускания для кодека G.711) + [(16 - количество факсимильных аппаратов) х требуемая ширина полосы пропускания для телефонной связи]

Пример

Рассмотрим в качестве примера следующий случай:

• Связь: через локальную сеть
• Количество факсимильных аппаратов: 2
• Интервал передачи пакетов G.711: 20 мсек. (для каждого канала требуется 87,2 кбит/с)
• Интервал передачи пакетов G.729A для телефонной связи: 20 мсек. (для каждого канала требуется 31,2 кбит/с)

В этом случае требуемая ширина полосы пропускания составляет: Требуемая ширина полосы пропускания = (2 х 87.2) + [(16 - 2) х 31.2] = 611,2 (кбит/с)

Проинформируйте администратора сети относительно требуемой ширины полосы пропускания и убедитесь, что сеть может поддерживать ширину полосы пропускания 611,2 кбит/с даже в условиях максимального сетевого трафика

Конфигурация сети

Для проверки возможности создания сети передачи речи через протокол IP требуется проанализировать структуру существующей сети. Сеть должна отвечать следующим требованиям:

1. Управляемая сеть. Сеть передачи речи через протокол IP должна быть реализована на базе управляемой IP-сети, например, на базе Frame Relay, арендованных линий или IP-VPN (виртуальной частной сети). Неуправляемая сеть, например, Интернет (включая Интернет-VPN), не должна использоваться для создания сети передачи речи через протокол IP, поскольку задержки и потери при передаче данных могут привести к значительному ухудшению качества речи.

2. Статическая IP-адресация. IP-телефоны, установленные в сети, всегда осуществляют VoIP-связь через АТС. Следовательно, этой АТС должен быть назначен статический IP-адрес, который необходимо запрограммировать на каждом IP-телефоне в сети. Если DHCP-сервер (позволяющий автоматизировать IP-адресацию устройств в сети) не используется, статическая IP-адресация также должна быть активизирована для всех IP-телефонов.

3. Доступ к IP-сети только одним маршрутизатором. В качестве точки доступа к сети может использоваться только один маршрутизатор. Следовательно, если в сети два маршрутизатора (А и В), при отказе маршрутизатора A, IP-адрес которого назначен в качестве IP-адреса шлюза по умолчанию АТС и IP-телефона, VoIP-связь больше не обеспечивается, поскольку переключение шлюза по умолчанию от маршрутизатора A к маршрутизатору B для получения доступа к IP-сети невозможно.

4. Трансляция сетевых адресов (NAT/NAPT). При использовании маршрутизатором трансляции адресов (например, NAT/NAPT) в целях преобразования глобальных IP-адресов в локальные, эффективная VoIP-связь не гарантируется. Следовательно, маршрутизаторы, применяемые для получения доступа к IP-сети, не должны использовать NAT/NAPT. Как правило, функции NAT и NAPT поддерживаются маршрутизаторами.

5. Одна IP сеть между двумя сторонами. Выполнение вызовов через несколько IP-сетей, приведет к значительному ухудшению качества речи; поэтому создавать сеть передачи речи через протокол IP в такой конфигурации не рекомендуется

6. Расположение сетевых устройств. Задержки при передаче могут вызвать появление пауз и потерю данных при VoIP-связи. Чем больше сетевых устройств (например, маршрутизаторов и коммутаторов) находится между АТС и IP- телефонами или интерфейсом IP-сети, тем больше будет задержка при передаче. Это вызвано тем, что при передаче пакетов через каждое сетевое устройство всегда возникает некоторая задержка. Для предотвращения нежелательных задержек рекомендуется, чтобы при установлении соединения между АТС и IP-телефонами или интерфейсом IP-сети между ними находилось минимально возможное количество сетевых устройств.

Сетевые устройства

Для проверки возможности создания сети передачи речи через протокол IP требуется проанализировать используемые в существующей сети сетевые устройства. Для этого следует ответить на перечисленные ниже вопросы:

1. Возможна ли корректная передача пакетов через брандмауэр? При наличии брандмауэра в сети передачи речи через протокол IP его необходимо соответствующим образом сконфигурировать, что позволит предотвратить блокирование передаваемых по сети пакетов VoIP, перечисленных в нижеприведенной таблице, в результате фильтрации.

IP пакеты от платы IP телефонов KX-TDA0470 и виртуальных плат IP телефонов

IP-пакеты от виртуальной платы внешний IP линий V-IPGW16

2. Используются ли коммутаторы уровня 2 или выше? Использование концентраторов может увеличить сетевую нагрузку и, следовательно, привести к ухудшению качества речи. Для обеспечения высокого качества речи следует использовать только коммутаторы уровня 2 или выше. Для подключения IP-телефонов также настоятельно рекомендуется использовать коммутаторы уровня 2 или выше.

3. Используются ли кабели категории 5 (CAT 5) или выше? При подключении сетевых устройств убедитесь, что используются кабели CAT 5 или выше. В случае использования кабелей других типов качество связи не гарантируется.

Качество обслуживания: QoS

Некоторые маршрутизаторы позволяют сконфигурировать функции управления приоритетом. Они дают маршрутизатору возможность присваивать более высокий приоритет речевым пакетам и снижать уровень потерь и задержек во время передачи, что приводит к повышению качества речи. Настоятельно рекомендуется использовать эту функцию, особенно в сетях с интенсивным трафиком. Как правило, маршрутизатор идентифицирует пакеты, передача которых имеет более высокий приоритет, путем проверки значения в поле "ToS" заголовка IP-пакета. Плата V-IPGW16 позволяет устанавливать значения в поле "ToS" исходящих речевых пакетов. При соответствующей конфигурации платы маршрутизатор может присваивать речевым пакетам, поступающим от платы, более высокий приоритет. При установке значения поля "ToS" это значение должно соответствовать спецификациям маршрутизатора

Управление сетью

1. DHCP-сервер (Dynamic Host Configuration Protocol). Для установления связи через сеть передачи речи через протокол IP каждому IP-телефону и УАТС необходимо назначить IP-адрес, позволяющий определить их местоположение в сети. Несмотря на то, что эти адреса могут быть назначены вручную, для автоматического назначения IP-адресов также можно использовать DHCP-сервер. Использование DHCP-сервера обеспечивает централизованное управление назначением IP-адресов и автоматизацию этого процесса. АТС не может функционировать в качестве DHCP-сервера. Для использования функции DHCP-клиента IP-телефонов и процессорных плат АТС (IPCMPR/DSP) в сети необходим отдельный DHCP-сервер. если IP-телефоны расположены в нескольких локальных сетях, DHCP-сервер необходим в каждой локальной сети. При отсутствии DHCP-сервера в локальной сети IP-адреса для IP- телефонов и плат IPCMPR/DSP в этой локальной сети должны назначаться вручную.

2. VLAN: виртуальная LAN. VLAN представляет собой логический сегмент в рамках корпоративной локальной сети. Путем назначения настроек VLAN для IP-телефонов можно отделять пакеты, передаваемые IP-телефоном, в соответствии с типом данных и указывать, по какой VLAN необходимо передавать данные каждого типа. Это позволяет предотвратить генерирование излишнего сетевого трафика в каждом сегменте и минимизировать нагрузку на сеть. Как следствие, обеспечивается необходимое качество речи. Таким образом, для эффективного осуществления VoIP-связи рекомендуется использовать функцию VLAN. Некоторые IP-телефоны (например, модели серии KX-NT300) имеют 2 порта для передачи пакетов - первичный и вторичный. Назначение этих портов различным VLAN позволяет разделять тракты для пакетов в зависимости от того, содержит ли пакет речевые сигналы или данные. Настройки VLAN (идентификатор VLAN и приоритет VLAN) для первичного порта влияют на речевые данные, передаваемые IP-телефоном, в то время как настройки VLAN для вторичного порта применяются к данным, которые передаются ПК, подключенным к IP-телефону. При передаче пакетов IP-телефон может добавлять к ним информацию о том, какие VLAN должны использоваться для передачи этих пакетов (тегирование VLAN). Коммутатор, принимающий эти пакеты, считывает информацию относительно VLAN и посылает пакеты по соответствующей VLAN. Это обеспечивает необходимую ширину полосы пропускания для передачи речи IP-телефоном. Таким образом, IP-телефон с 2 портами может передавать речевые пакеты из первичного порта с более высоким приоритетом, чем другие пакеты из вторичного порта.

3. Gatekeeper. Общие функции Gatekeeper:

• трансляция набранного номера в IP-адрес
• аутентификация
• управление шириной полосы пропускания.

Gatekeeper обеспечивает эти функции управления сетью для зарегистрированных клиентов. Для регистрации на Gatekeeper необходимо сконфигурировать плату внешних IP линий V-IPGW16 для работы с Gatekeeper и запрограммировать таблицу "GK Settings" посредством системного программирования. После программирования плата V-IPGW16 производит попытку регистрации на Gatekeeper с использованием такой регистрационной информации, как IP-адрес процессорной платы АТС (IPCMPR) и телефонные номера адресатов, указанные в таблице"GK Settings".

Функции контроля пакетов

1. Буфер джиттера. При формировании пакетов из речевых сигналов и их передаче отдельные пакеты могут проходить по различным трактам сети и достигать адресата за различные периоды времени. Это явление называется "джиттером" и может вызвать ухудшение качества речи. Для устранения проблем, вызванных джиттером, пакеты временно накапливаются в "буфере джиттера" до их обработки.

2. Обнаружение речевой активности (VAD). Функция VAD (Voice Activity Detection) позволяет экономить полосу пропускания путем обнаружения периодов отсутствия сигнала в течение вызова и предотвращения передачи пустых пакетов в сеть.Эта функция может быть активизирована или деактивизирована для любого доступного кодека:G.711 и G.729A.