Московский Государственный Университет Связи и Информатики лекции
| Вид материала | Лекции |
- 16-19 марта 2011 г в Минске состоялся Европейский семинар по устойчивому развитию, 13.55kb.
- Методология формирования и реализации аппарата анализа и планирования рыночного потенциала, 598.83kb.
- Министерство Образования Российской Федерации Московский Государственный Университете, 1997.23kb.
- Федеральное агентство связи Сибирский государственный университет телекоммуникаций, 622.46kb.
- Московский государственный университет имени, 111.06kb.
- Министерство образования и науки, 38.9kb.
- Примерная программа 10. 00-11. 00 Регистрация, 36.7kb.
- II. Логика и язык, 5497.75kb.
- Курса, 405.14kb.
- Управление компетенциями в самообучающейся организации, 72.07kb.
Управляющий сервер Сервер адресов Управляющий сервер 
ТА
Управление вызовами
М
АТС АТС
шлюз
М
М
шлюз
М
ТА
Телефонный Маршрутизаторы Телефонный
шлюз шлюз ПК
До настоящего времени вопрос выбора оптимальной архитектуры управления вызовами в IP-сетях окончательно не определен. Есть два варианта его решения:
-интеграция с существующими службами Интернет;
-управление вызовами не интегрируется со службами Интернет в целях управления вызовами в on-line режиме, что поддерживается Операторами связи, для которых IP-телефония - единственная предлагаемая услуга (вид деятельности).
Качественные показатели IP-телефонии
1. Качество передачи речевых сообщений
-суммарная задержка не должна быть более 200,0мс (1-ый уровень),
400,0мс (2-ой уровень), 700,0мс (3-ий уровень в петле передачи, как правило, при передаче пакетов по каналам спутниковой связи);
-разборчивость речевых сообщений;
-диалог в реальном (on-line) режиме времени;
-уровень громкости речевых сообщений.
2. Качество обмена сигнализацией
-установление и завершение (отбой, разъединение) соединения;
-многочастотный способ набора номера (DTMF - Dual Tone Multifrequency - двух тональный многочастотный набор).
3. Качество шлюза
-подавление эха;
-управление маршрутизацией (DTMF relay - Dual-tone multifrequency reley - передача двухтонального многочастотного набора, т.е. механизм, с помощью которого локальный шлюз Voice over IP принимает набранные DTMF-цифры, а затем направляет их в несжатом виде пакетами RTP или H.245 по удаленному шлюзу
Voice over IP, который регенерирует DTMF-цифры и предотвращает потерю цифр в результате их сжатия);
-управление уровнем громкости речи;
-устранение перегрузки;
-пакетизация;
-буфер для устранения джиттера (задержки между двумя последовательными пакетами), т.е. для сохранения пакетов данных до тех пор, пока все пакеты будут получены, отсортированы в нужной последовательности и готовы к дальнейшей передаче.
4. Качество IP-сети
-задержка (время передачи пакета);
-джиттер (Data Dependent Jitter - DDJ - разброс времени доставки пакетов, или задержка между двумя последовательными пакетами);
-потеря пакета (или отдельных данных).
Джиттер
При передаче речевых сообщений или/и данных, последние преобразуются в цифровую форму и пакетируются для последующей передачи их по IP-сети.
Процедура пакетизации создает вероятность разброса времени доставки пакетов - джиттер, что приводит к специфическим нарушениям передачи сообщений, в частности, речи (слышатся треск и щелчки).
Джиттер имеет три разновидности:
-джиттер, зависит от данных (Data Dependent Jitter - DDJ) - происходит, например, в случае, если полоса пропускания ограничена;
-искажение рабочего цикла;
-случайный джиттер (Random Jitter RJ) - происходит из-за тепловых шумов.
^ Временные задержки (время между передачей фразы и ее приемом) в IP-сетях
0
150 250 300 450 600 700 мсЗадержка при Задержка при передаче Задерржка при передаче факсимиле
передаче речи данных и речи и широковещательной передаче
через IP-сети через спутник
Высший, Высокий Средний Низкий
MOS 4,-5,0 MOS 3,8-4,2 MOS 2,9-3,8 MOS 2,0-2,9
Уровни качества при передаче данных по IP-сети
MOS (Mean Opinion Score - метод общего мнения) дает субъективную пятибалльную четырехуровневую оценку качества передачи речи по IP-сети
в соответствии с рекомендациями ITU P.800, P.830 ETSI - Европейского института телекоммуникационных стандартов, созданного Провайдерами Европы (ETSI - European Telecommunication Standаrds Institute), отчет TR101.329 дан совместно с ЕЭС.
Потеря пакетов
Потеря пакетов зависит от процедуры компрессии/декомпрессии сигналов.
Если до 5% пакетов "потеряны", это не заметно, свыше 15 - 20% - это не допустимо. Наиболее вероятны потери одного, двух и трех пакетов, потери больших пачек пакетов маловероятны.
^ Процедура обработки речевых сообщений в сетях IP-телефонии
1. После оцифровки речевого сигнала "удаляется" эхо из динамика (телефона) в микрофон, затем - "комнатное" эхо и непрерывные фоновые шумы (например, шум приборов климатики, тепловые шумы, внешние шумы), затем отфильтровываются шумы переменного тока на низких частотах звукового спектра.
Поскольку АТС и УК (узлы коммутации) ТфОП, а также УАТС (учрежденческие АТС) ведомственных телекоммуникационных сетей эффективно обеспечивают снижение и фильтрацию шумов, а также удаления эха, шлюзам IP-телефонии требуется выполнять незначительный объем этих процедур.
- На передающем конце осуществляется подавление пауз в речи.
- Сжатие оцифрованного речевого сигнала с помощью цифровых сигнальных процессоров.
В IP-телефонии используются 2 способа компрессии (сжатия) речевого сигнала:
-GSM - с компрессией исходного сигнала 5:1;
-True Speech (компания DSP) с компрессией 18:1 (коэффициент компрессии).
- Пакетирование сжатого цифрового сигнала на короткие сегменты равной длины, нумерация пакетов по порядку, добавление заголовков и передача в сеть. Маршрутизаторы обрабатывают небольшие пакеты быстро и рассматривают все передаваемые по одному и тому же IP-адресу пакеты одного размера одинаково. В результате чего пакеты, проходят по одному маршруту и их не надо переупорядочивать.
- На приемном конце главной целью является ликвидация переменной задержки, а также задержек пакетов. Решение этой проблемы осуществляется в буфере, в котором накапливаются пакеты.
Адресация в IP-сетях
Типы адресов:
1.Физический адрес -МАС-адрес - Media Access Control - управление доступом к передающей среде - стандартный адрес канального уровня (локальный адрес узла), который необходимо задавать для каждого порта или устройства, подключаемого к ЛВС, определяемый технологией IP-сети, например: 12-А0-27-2D-ВС-02. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизованно.
Для всех существующих технологий IP-сетей и ЛВС (локально-вычислительных сетей) МАС-адрес имеет формат 6 байт:
-младшие 3 байта назначаются самим производителем и являются уникальной частью МАС-адреса;
-старшие 3 байта идентифицируют саму фирму-производителя.
2.Сетевой адрес - (IP-адрес) имеет формат 4 байта.
Например:
256.8.64.16. - в десятичном коде (системе счисления) или:
11100000.00001000.01000000.00010000. - в двоичном коде (системе счисления)
Этот адрес используется на сетевом уровне и назначается администратором системы при конфигурации компьютеров и маршрутизаторов.
IP-адрес состоит из 2-х частей:
-номер сети, который назначается произвольно или по рекомендации NIC (Network Information Center - сетевой информационный центр), если IP-сеть должна работать как составная часть Интернет. Как правило, провайдеры Интернет получают диапозоны адресов у NIC, а затем назначают конкретные адреса своим абонентам.
-номер узла, назначается независимо от локального адреса узла.
Разделение IP-адреса на поле номера сети и поле номера узла гибкое, без четкой границы между ними, которая устанавливается в зависимости от класса
IP-сети (см. ниже по тексту).
Узел может обслуживать несколько IP-сетей, поэтому он должен иметь столько
IP-адресов, сколько IP-сетей (сетевых связей) он обслуживает.
Таким образом, IP-адрес характеризует не конкретный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.
Если IP-адрес начинается с "0" (первый бит) в двоичном коде, а номер сети занимает 1 байт и 3 байта - номер узла, то IP-сеть относится к классу "А" -
эта IP- сеть больших размеров.
Сети класса "А" имеют номера в диапозоне от 1 до 126 (номер "0" не используется, а номер "127" - для специальных целей).
Если IP-адрес начинается с "10" (первые 2 бита) в двоичном коде, то IP-сеть относится к классу "В" - эта IP-сеть средних размеров - с числом узлов
28 - 216, причем под номер сети и под номер узла отводится по 2 байта (по 16 битов).
Если IP-адрес начинается с "110" (первые 3 бита) в двоичном коде, то IP-сеть относится к классу "С" - эта IP-сеть малых размеров - с числом узлов не более 28, причем под номер сети отводится 3 байта (24 бита), под номер узла - 1 байт.
Если ^ IP-адрес начинается с "1110" (первые 4 бита) в двоичном коде, то
IP-адрес относится к классу "D", который представляет собой особый, групповой адрес - multicast. Пакет, с этими адресными данными должны получить все узлы, которым присвоен данный IP-адрес.
Если ^ IP-адрес начинается с "11110" (первые 5 бит) в двоичном коде, то
IP-адрес относится к классу "Е", который зарезервирован для будущих применений.
Таблица диапазонов номеров IP-сетей
| Класс IP-сети | Наименьший IP-адрес | Наибольший IP-адрес |
| А | 01.0.0. | 126.0.0.0. |
| В | 128.0.0.0. | 191.255.0.0. |
| С | 192.0.1.0. | 223.255.255.0. |
| D | 224.0.0.0. | 239.255.255.255. |
| Е | 240.0.0.0. | 247.255.255.255. |
3.Символьный адрес (DNS - Dormain Name Sistem - служба доменных имен - DNS-имя - идентификатор-имя)
Например, SERV2.INTEL.RU. или: ALEKC.MGTS.RU.
Этот адрес используется на прикладном уровне, назначается администратором системы и состоит из нескольких имен:
-имени сервера (ПК);
-имени фирмы (любой);
-имени домена.
Иерархическая система имен в IP-сетях
Иерархическую систему имен для идентификации узлов в Интернет поддерживает служба DNS (Domain Name System - система доменных имен), которая предназначена для автоматического поиска IP-адреса по имени (номеру) узла.
Система имен доменов DNS необходима для того, чтобы компьютеры пользователей могли находить друг друга в IP-сетях.
DNS служит для преобразования символьных имен в IP-адреса.
Протокол DNS является служебным несимметричным протоколом прикладного уровня, в котором задаются DNS-серверы и DNS-клиенты.
DNS-серверы содержат базу данных символьных имен и IP-адресов, которая распределена по административным доменам Интернет.
Пользователи DNS-сервера знают IP-адрес своего административного домена и по протоколу IP запрашивают соответствующий ему IP-адрес.
Если запрашиваемый IР-адрес хранится в базе данных DNS-сервера, последний посылает ответ пользователю, если нет - DNS-сервер направляет запрос в DNS-сервер другого домена, который обрабатывает этот запрос или транслирует его в следующий DNS-сервер и так до тех пор, пока не найдется сервер имен с нужными отображениями.
Все DNS-серверы соединены между собой иерархически, т.е. в соответствии с иерархией доменов Интернет. База данных DNS имеет древовидную структуру, называемую доменным пространством имен, в котором каждый домен (узел дерева) имеет имя и может содержать поддомены.
Имена доменов уникальны, могут содержать до 63 символов и следуют международному стандарту ISO 3166.
Для обозначения стран используются трех- и двухбуквенные аббревиатуры (например: Россия - ru), а для обозначения организаций трехбуквенные аббревиатуры:
-com - коммерческие;
-edu - образовательные;
-gov - правительственные;
-org - некоммерческие;
-net - телекоммуникационные, поддерживающие сети.
Для повышения надежности работы пользовательские (клиентские) компьютеры используют IP-адреса нескольких DNS-серверов.
^ Каждый хост в Интернет имеет уникальное полное доменное DNS-имя -
FQDN - Fully Qualified Domain Name - полностью определенное доменное имя), т.е. полное имя системы, а не только имя ее узла, которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к корню, например: mtu.mqts.ru.
IP-адреса могут назначаться "вручную" администратором системы, как это рассмотрено выше, но это довольно неэффективная (утомительная) процедура, так как большинство пользователей не обладают необходимыми знаниями для конфигурации своих компьютеров в IP-сетях, в том числе Интернет и должны обращаться к администратору (высококвалифицированному специалисту) за помощью.
^ Для автоматизации процесса назначения IP-адресов разработан протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protokol - протокол динамической настройки хоста), который предоставляет возможность и ручной работы по назначению адресов.
При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает
IP-адрес из пула имеющихся без участия администратора системы, роль которого сводится лишь к назначению границы пула назначаемых адресов.
При автоматическом динамическом способе DHCP-сервер присваивает
IP-адреса на ограниченное время, что дает возможность их повторного использования другими компьютерами.
При удалении (выключении) или установки (включении) компьютера, являющегося клиентом DHCP IP-сети, присвоенный ему IP-адрес автоматически соответственно освобождается (или назначается).
Проблемы DHCP:
-проблемы согласования динамической адресной базы DHCP с базой данных DNS, несмотря на реализацию некоторыми фирмами, например, службой Dyinamic DNS, протокола взаимодействия (стандарт не принят);
-проблемы согласованного управления IP-сетью из-за динамичности присваиваемых клиентам IP-адресов;
-централизованный способ назначения IP-адресов резко снижает надежность IP-сети, т.к. при техническом отказе DHCP-сервера (если он не дублирован вместе с пулом IP-адресов) все его клиенты не могут получать IP-адреса и другую информацию о конфигурации.
Протокол LDAP - Lightweight Directory Access Protocol - упрощенный протокол доступа к каталогам - является стандартом доступа к службам сетевых каталогов (при статическом присвоении IP-адресов), а протокол DHCP используется для динамического присвоения IP-адресов.
^ LDAP, как и DNS, - это служба каталогов в архитектуре клиент-сервер.
Каталоги содержат разную информацию, в т.ч. и базу данных пересчета телефонных номеров (рекомендация Е.164) в IP-адреса для пользователей IP-сетей.
^ Функциональная схема взаимодействия серверов DHCR и LDAP
ПК пользователя Сервер DHCР Служба каталогов
на базе сервера LDAP
TCP/IP 
В процессе взаимодействия DHCР и LDAP серверов пользователь направляет запрос (нужный адрес и ресурс) в IР-сеть. Сервер DHCR автоматически присваивает клиенту LDAP (ПК пользователя, шлюз IР-телефонии) IP-адрес и предоставляют пользователю данные каталога LDAP. Сервер LDAP находит заданные ресурсы и автоматически соединяет ПК пользователя с узлом IP-сети. Если информация не найдена, сервер LDAP может назвать клиенту другой сервер LDAP, где необходимые данные могут быть.
В настоящее время внедряется протокол IPv6, использующий более длинные
IP-адреса (128 бит, или 16 байт), в которых младшие 4 байта должны содержать адрес предыдущей версии - IPv4 и быть совместимыми друг с другом.
В IP-телефонии могут использоваться два варианта плана нумерации:
-открытый (внутренний и международный);
-частный в трех видах:
-фиксированный;
-переменный (может изменяться);
-корпоративный (конфигурируется администратором корпоративной сети и зависит от определенных им префиксов - цифр доступа к другим сетям связи, включая ТфОП, АМТС и др.)
IPv6 (также называемый IPng ''IP next generation'' - следующее поколение IP) является новой версией широко известного протокола IP (называемого также IPv4).
Как и другие современные системы *BSD, FreeBSD включает эталонную реализацию IPv6 от KAME. Так что система FreeBSD поставляется со всем, что нужно для экспериментирования с IPv6.
В начале 1990-х Операторы связи стали беспокоиться о быстро иссякающем адресном пространстве IPv4. Темпы развития Интернет создавали основные проблемы:
- Нехватка адресов. Сегодня это не такая большая проблема, так как стали применяться адресные пространства для частных сетей (RFC1918) (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 и 192.168.0.0/24) и технология преобразования сетевых адресов (NAT - Network Address Translation).
- Таблицы маршрутов становятся чересчур большими. Это всё ещё является проблемой сегодня.
IPv6 решает эти и многие другие вопросы:
- 128-битное адресное пространство. Другими словами, теоретически доступны 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,456 адреса. Это означает плотность примерно в 6.67 * 10^27 адресов IPv6 на квадратный метр нашей планеты.
- Маршрутизаторы будут хранить в своих таблицах только агрегированные адреса сетей, что уменьшает средний размер таблицы маршрутизации до 8192 записей.
Имеется также множество других полезных особенностей IPv6, таких, как:
- Автоматическая настройка адреса
- Групповые адреса (''один к нескольким из многих'')
- Обязательные адреса множественной рассылки
- IPsec (IP security - безопасный IP)
- Упрощённая структура заголовка
- Мобильный IP
- Механизмы преобразования IPv6-в-IPv4
Принципы построения и функционирования IP-сетей
^
Классификация IP-сетей
По способу связи оконечных устройств между собой IP-сети подразделяются:
-выделенные IP-сети (связь между оконечными устройствами организуется по выделенным каналам: для речевых сообщений, как правило, арендуемых у Провайдеров - Операторов других сетей, в том числе по каналам ТфОП, при этом используются кроме протокола IP, и другие транспортные протоколы: АТМ, Frame Relay, Х.25, TCP/IP и др.);
-интегрированные IP-сети (используется собственная Интернет, в которой устанавливается специальное оборудование, преобразующее речь в данные и наоборот, но если используется Интернет провайдеров, сети которых не рассчитаны на передачу информации в реальном масштабе времени, это не позволяет обеспечить качество услуг, в т.ч. и речи);
-смешанные IP-сети.
^