Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
Передача голосовых ДАННЫХ ПО СЕТЯМ . Cisco Frame Relay, ATM и IP
Cisco® Voice over Frame Relay, ATM and IP
Steve McQuerry CCIE™, Kelly McGrew, Stephen Foy
Cisco Systems
Cisco Press
Cisco Press
201 West 103rd Street, Indianapolis, IN 46290 USA
Передача голосовых ДАННЫХ ПО СЕТЯМ Cisco Frame Relay, ATM и IP
Стив Мак-Квери CCIE™, Келли Мак-Грю, Стефан Фой
ВИЛЬЯМС
Москва • Санкт-Петербург • Киев 2002
ББК 32.973.26-018.2.75
М15
УДК 681.3.07
Издательский дом "Вильямс"
Зав. редакцией С.Н. Тригуб
Перевод с английского А.Н. Крикуна
Под редакцией А.В. Мысника
По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом "Вильямс" по адресу:info@williamspublishing.com, http://www.williamspublishing.com
Мак-Квери, Стив, Мак-Грю, Келли, Фой, Стефан.
М15 Передача голосовых данных по сетям Cisco Frame Relay, ATM и IP.: Пер. с англ. — М. :Издательский дом “Вильямс”, 2002. — 512 с.: ил. — Парад, тит. англ.
ISBN 5-8459-0340-8 (рус.)
В этой книге представлена основная техническая информация о различных технологиях передачи голосовых данных и подробно рассмотрены все темы, которые преподаются в рамках специализированных одноименных очных и заочных курсов для сертификации специалистов. В книге описаны терминология, концепции, технологии и устройства, используемые в современных сетях передачи голоса и рассматривается процесс перехода от устаревших технологий аналоговой телефонии к современным цифровым методам передачи голоса для локальных и глобальных сетей, методы объединения оборудования корпорации Cisco с телефонными станциями предприятия.
Данное справочное руководство может послужить как основой для изучения и внедрения современных технологий передачи голоса, так и в качестве учебника для подготовки к сертификационному экзамену.
ББК 32.973.26-018.2.75
Все названия программных продуктов являются зарегистрированными торговыми марками соог- вететвуюшпх фирм.
Никакая часть настящего издания ни в каких пенях не может быы. воспроизведена в какой бы то пи было форме и какими бы то пн было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись па магишпый носитель, если на но нет письменною разрешения издашль- ства Cisco Press.
Authorized translation from the English language edition published by Cisco Press. Copyright C 2001
All rights reserved. No part of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage retrieval system, without permission from the Publisher.
Russian language edition published by Williams Publishing House according to the Agreement with R&l Enterprises International. Copyright 6 2002
ISBN 5-8459-0340-8 (pyc.)ISBN 1-5787-0227-5 (англ.)ISBN 5-8459-0340-8 (pyc.)ISBN 1-5787-0227-5 (англ.)© Издательский дом 'Вильямс '. 2002
ISBN 5-8459-0340-8 (pyc.)
ISBN 1-5787-0227-5 (англ.)
ISBN 5-8459-0340-8 (pyc.)
ISBN 1-5787-0227-5 (англ.)
© Cisco Press. 2001
Оглавление
Часть I. Технологии передачи голосовых данных
Глава 1. Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данных
Глава 2. Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных
Глава 3. Введение в цифровую технологию передачи голоса
Часть II. Оборудование Cisco и готовые аппаратные решения
Глава 4. Устройства Cisco для передачи голоса
Глава 5. Применение голосовых маршрутизаторов Cisco
Глава 6. Установка маршрутизаторов корпорации Cisco
Часть III. Конфигурирование устройств передачи голоса корпорации Cisco
Глава 7. Конфигурирование голосовых портов и адресуемых точек вызова
Глава 8. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco для сети VoFR
Глава 9. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco в сетях VoATM
Глава 10. Конфигурирование маршрутизаторов доступа Cisco в сети VoIP
Часть IV. Эволюция технологий передачи голоса
Глава 11. Решения корпорации Cisco для 1Р-телефонии: технологии нового поколения
Глава 12. Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС
Глава 13. Руководство по проектированию сетей
Часть V. Приложения
Приложение А. Ответы на контрольные вопросы
Приложение Б. Дополнительная литература
2527477710911114316719519726932134938338541144148748950150425274777109111143167195197269321349383385411441487489501504Предметный указатель
25
27
47
77
109
111
143
167
195
197
269
321
349
383
385
411
441
487
489
501
504
25
27
47
77
109
111
143
167
195
197
269
321
349
383
385
411
441
487
489
501
504
Содержание
Об авторах13
Введение19
Часть I. Технологии передачи голосовых данных25
Глава 1. Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данных27
Традиционные сети27
Сети передачи голоса28
Сети обычных данных29
Совместное использование линий с устройствами drop-and-insert34
Сети нового поколения35
Сети на основе протокола Frame Relay37
Структура AW ID38
Способы объединения голосовых и обычных данных38
Роль корпорации Cisco в создании сетей нового поколения40
Роль корпорации Cisco в современном сетевом проектировании41
Роль Cisco с точки зрения пользователя42
Резюме43
Контрольные вопросы43
Глава 2. Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных47
Установление и разрыв телефонного соединения47
Детали и узлы телефонного аппарата50
Стандарты на передачу сигналов51
Стандарт передачи контрольных сигналов52
Разрыв соединения в стандарте Е&М59
Стандарт на передачу сигналов адреса59
Стандарт на передачу информационных сигналов61
Локальная телефонная цепь, коммутаторы АТС и магистральные каналы62
Локальная телефонная цепь62
Коммутаторы63
Типы линий стандарта Е&М65
Магистральные каналы69
Переход от двухпроводного кабеля к четырехпроводному и возникновение эха 72
Явление эха в сетях передачи голоса72
Компенсация эха73
Подавление эха73
Резюме73
Контрольные вопросы73
Глава 3. Введение в цифровуютехнологию передачи голоса77
Оцифровывание аналоговыхсигналов78
Квантование сигнала80
Кодирование сигнала82
Сжатие данных83
Сравнительная характеристика различных способов сжатия голосовых данных86
Цифровая интерполяция речи87
Оценка качества голосового телефонного сигнала88
Измерение качества голосового сигнала методом 1TU-T89
Средняя экспертная оценка качества звука90
Стандарты сигналов каналов и форматы фреймов93
Каналы T1/DS193
Стандарт служебных сигналов в каналах Е1100
Стандарты на передачу сигналов цифровых каналов: CAS и CCS101
Сравнительная характеристика цифровой телефонии в линиях Т1 и Е1 102
Синхронизация в цифровой телефонии103
Технология ISDN103
Структура сети ISDN104
Протоколы сети ISDN104
Стандарт на передачу сигналов ОКС 7105
Протокол Q.S1G105
Резюме106
Контрольные вопросы106
Часть II. Оборудование Cisco и готовые аппаратные решения109
Глава 4. Устройства Cisco для передачи голоса111
Устройства Cisco для передачи голосовых данных111
Маршрутизаторы для интеграции голоса и данных113
Маршрутизаторы серии 1750113
Маршрутизаторы серии Cisco 2600114
Маршрутизаторы серии 3600117
Модули и платы маршрутизаторов 2600 и 3600121
Цифровой модуль голосового магистрального канала Т1/Е1
для передачи пакетов126
Многофункциональные маршрутизаторы Cisco для интеграции голоса и данных128
Маршрутизатор Cisco AS53OO130
Обзор устройств доступа и многофункциональных маршрутизаторов, используемых для интеграции голоса и данных131
Крупномасштабные многофункциональные маршрутизаторы для объединения голоса и данных133
Маршрутизатор доступа Cisco AS58OO133
Маршрутизаторы серии Cisco 7200135
Маршрутизаторы Cisco серии 7500137
Резюме139
Контрольные вопросы140
Глава 5. Применение голосовых маршрутизаторовCisco143
Размещение голосовых маршрутизаторов Cisco в сети143
Типы соединений для голосовых сетей144
Местные соединения144
Внутренние соединения145
Внешние соединения146
Соединения PLAR146
Абонентские магистральные каналы147
Смешанное (внутри- и внесетевое) соединение147
Работа с приложениями, использующими голосовыемаршрутизаторы Cisco 148
Применение различных типов соединений150
Примеры применения технологий VoIP154
Технология VoFR155
Технология VoATM156
Использование голосовых технологий в сетях предприятий157
Резюме162
Контрольные вопросы163
Глава 6. Установка маршрутизаторов корпорации Cisco167
Установка маршрутизаторов серии 2600167
Установка маршрутизаторов серии 3600168
Идентификация компонентов маршрутизатора серии 3600169
Выбор сетевого модуля для передачи голосовых данных172
Выбор платы голосового интерфейса174
Адресация голосовых портов плат VIC175
Сборка маршрутизатора, установка модулей VNM и плат V1C175
Установка маршрутизатора МС3810176
Интерфейсные порты маршрутизатора МС3810176
Цифровое шасси маршрутизатора МС3810179
Варианты магистрального канала распределенной сети маршрутизатора МС3810180
Варианты платы МЕТ МС3810181
Голосовой модуль BR1182
Настройка маршрутизатора МС3810 для передачи голосовых данных по сетям Frame Relay, ATM или IP184
Аналоговые голосовые кабельные соединения185
Проверка работоспособности аппаратного обеспечения маршрутизатора МС3810187
Установка маршрутизатора AS53OO188
Объединение модемных каналов ISDN189
Сборка маршрутизатора, функциональныхплати модулейDSP190
Выбор функциональной платы VoIP190
Выбор модуля DSP191
Резюме191
Контрольные вопросы192
Часть III. Конфигурирование устройств передачи голоса корпорации Cisco195
Глава 7. Конфигурирование голосовых портовиадресуемых точек вызова197
Конфигурирование голосовых портов198
Идентификация голосовых и телефонныхточек вызова198
Установление ветвей вызова200
Конфигурирование настроек контроллера232
Конфигурирование голосовых портов дляканалов PR1 ISDN237
Конфигурирование адресуемых точек вызова239
Конфигурирование локальных точек вызова240
Конфигурирование точек вызова для технологий VoFR, VoATM и VoIP 245
Пример конфшурирования адресуемой точки вызова257
Проверка конфигурации адресуемой точки вызова258
Конфигурирование адресуемой точки вызова259
Команды для мониторинга, тестирования и устранения неисправностей260
Команды группы show261
Команды группы debug263
Команды test264
Резюме264
Контрольные вопросы265
Глава 8. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco для сети VoFR269
Основы технологии VoFR269
Установление вызова технологии VoFR270
Адресация и маршрутизация в сети VoFR271
Различные варианты проектирования сети Frame Relay272
Минимизация задержки и ее изменений276
Введение в реализацию технологии VoFR корпорации Cisco278
Реализация технологий VoFR корпорацией Cisco279
Преимущества Cisco-технологии VoFR280
Ограничения Cisco-технологий VoFR280
Применение технологий качества обслуживания (QoS) в VoFR280
Общие вопросы качества обслуживания (QoS) при проектировании
и реализации сети281
Средства обеспечения качества обслуживания283
Команды конфигурирования технологий Frame Relay286
Команда encapsulation frame-relay286
Команда frame-relay interface-dlci286
Команда class287
Команда vofr287
Комбинации команд vofr288
Команда frame-relay traffic-shaping290
Команда map-class frame-relay291
Команда frame-relay voice bandwidth291
Команда voice bandwidth292
Команда frame-relay fair-queue294
Команда frame-relay fragment296
Команда frame-relay cir297
Команда frame-relay mincir297
Команда frame-relay be297
Команда frame-relay be297
Команда frame-relay adaptive shaping297
Примеры конфигураций297
Пример очереди WFQ298
Пример сквозной фрагментации FRF. 12299
Фрагментация стандарта FRF. 11 Приложение С для данных299
Пример фрагментации Cisco Frame Relay300
Пример задания скорости C1R для сети VoFR300
Маршрутизаторы, использующие каналы PVC сети VoFR301
Пример вызова в канале Cisco (частная линия)302
Пример вызова в магистральном канале FRF. II304
Команды мониторинга и устранения неисправностей308
Команды группы show308
Команды группы debug313
Резюме318
Контрольные вопросы318
Глава 9. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco в сетях VoATM321
Введение в технологию ATM321
Классы обслуживания ATM: VBR, CBR и ABR322
Распределение полосы пропускания технологии ATM323
Технологии минимизации задержки и минимизация вариации задержек 324
Аппаратное обеспечение Cisco для сетей VoATM325
Многопотоковая магистраль (MFT)325
Сетевой модуль инверсного мультиплексирования ATM (NM-1MA)325
Ограничение потока данных в виртуальном канале ATM326
Формулы для расчета полосы пропускания ATM327
Ограничение потока обычных или видеоданных329
Назначение постоянных приоритетов на маршрутизаторе MC38I0329
Использование конфигурационных команд VoATM331
Виртуальный шаблон335
Пример конфигурирования технологии VoATM336
Дополнительные параметры канала PVC ATM и стандартные значения 340
Пример работы технологии VoATM в сети341
Создание таблицы конфигурации адресуемых точек вызова342
Конфигурирование адресуемых точек вызова343
Команды для мониторинга сети и устранения неисправностей343
Команды show.344
Команды debug345
Резюме346
Контрольные вопросы346
Глава 10. Конфигурирование маршрутизаторов доступа Cisco в сети VoIP349
Принципы работы 1Р-сстей349
Введение в технологию VoIP350
Задержка при передаче голосовых данных351
Стек протоколов VoIP351
Базовые служебные сигналы технологии VoIP360
Основы технологии VoIP корпорации Cisco362
Сжатие заголовка RTP365
Эволюция способов установления очередности на границе распределенной сети366
LLQ и основанная на классах справедливая взвешенная очередность с указанием приоритета очереди (PQ-CBWFQ)371
Задержка преобразования в последовательную форму, размер фреймов и потребление полосы пропускания373
Многоканальный протокол РРР376
Конфигурирование технологии VoIP на устройствах Cisco377
Команды мониторинга и устранения неисправностей378
Резюме379
Контрольные вопросы380
Часть IV. Эволюция технологий передачи голоса383
Глава 11. Решения корпорации Cisco для 1Р-телефонии: технологии нового поколения385
Обзор традиционных технологий385
Устройства нового поколения386
Основы технологии AWID386
Компоненты структуры AWID387
Используемые IP-протоколы390
Служебные сигналы и управление394
CallManager корпорации Cisco (ССМ)395
Аппаратное обеспечение структуры AWID397
Резюме407
Контрольные вопросы407
Глава 12. Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС411
Частные телефонные системы411
Клавишные переключатели412
Мини-АТС413
Частные виртуальные сети415
Технологии мини-АТС416
Проектирование коммутирующей сети417
Проектирование сети обработки данных420
Базовая структура мини-АТС и ее компоненты421
Обработка данных внутри мини-АТС427
Динамика передачи служебных сигналов430
Передача служебных сигналов по шлейфу и заземлению431
Мерцающие сигналы (DID)432
Стандарт CCS432
Стандарт QS1G432
Стандарт Q.931433
Пользовательские и системные характеристики мини-АТС433
Приложения для мини-АТС434
Автоматизированный дежурный435
Голосовая почта436
Резюме437
Контрольные вопросы437
Глава 13. Руководство по проектированию сетей441
Сравнение голосовых и интегрированных сетей передачи голоса и данных441
Процесс проектирования сети442
Этап 1: ревизия существующей сети443
Этап 2: определение задач, выполняемых в сети443
Этап 3: анализ технологий и служб444
Этап 4: выбор принципиальных технологическихрешений445
Этап 5: планирование пропускной способности сети453
Этап 6: анализ финансовых затрат454
Примеры сетевого проектирования454
Пример 1: крупное предприятие455
Пример 2: европейская корпорация461
Пример 3: транснациональная корпорация474
Резюме485
Часть V. Приложения487
Приложение А. Ответы на контрольные вопросы489
Глава 1489
Глава 2489
Глава 3490
Глава 4491
Глава 5492
Глава 6492
Глава 7493
Глава 8494
Глава 9495
Глава 10496
Глава 11497
Глава 12498
Приложение Б. Дополнительная литература501
Традиционная телефония501
Передача голоса по пакетным сетям502
Разработка сети, маршрутизация и коммутация502
Полезные Web-узлы502
Предметный указатель504
Об авторах
Стив Мак-Квери (Steve McQucrry), CCIE #6108, инструктор и консультант в сфере сетевых технологий с более чем десятилетним стажем работы. Он является сертифицированным инструктором корпорации Cisco Systems (Certified Cisco Systems Instructor — CCSI) и проводит обучение по принципам маршрутизации и коммутации в компании Global Knowledge. Кроме преподавания курсов CVoice и OSPF/BGP, Стив также проводит занятия по темам 1CND, BCMSN, BSCN, С1Т, C1D. Помимо того, Стив разработал и преподает дополнительные курсы корпорации Cisco по методам коммутации для крупных корпоративных заказчиков. В рамках подготовленных к публикации материалов автор предоставляет консультации по методам разработки и интеграции сетей, а так же поиска неисправностей. До того как Стив основал собственную компанию по предоставлению консультационных услуг и обучению специалистов, он занимал должность ведущего консультанта компании Information Connection, где работал над внедрением многих сетевых проектов, в частности дизайн сети, управление проектами, планирование системы безопасности, поиск и устранение неисправностей в локальной и распределенной сетях. Будучи сотрудником подразделения по разработке сети в госпитале университета Кентукки (University of Kentucky Hospital), Стив разработал и внедрил сетевые решения для локальной и распределенной сетей госпиталя. Стив защитил диплом бакалавра по специальности “инженерная физика” в университете восточного Кентукки (Eastern Kentucky University).
Келли Мак-Грю (Kelly McGrew), сертифицированный инструктор корпорации Cisco Systems (CCS1) и вице-президент компании mcgrew.net Inc., которая занимается разработкой курсов по сетевым технологиям и обучением специалистов. Он работал в качестве инструктора фактически во всех странах мира. Келли является сертифицированным специалистом по голосовым сетям и разработке сетей Cisco (CCNP-Voice Access и CCDA) и имеет пятнадцатилетний опыт работы в индустрии сетевых технологий, в том числе со многими редкими протоколами локальных и распределенных сетей, которые в настоящее время практически полностью вытеснены протоколом IP. Келли работал на руководящих должностях различных компаний-лидеров компьютерной индустрии. В частности, он занимал пост инженера сетевых систем в корпорациях CompuServe Network Services и MCl/WorldCom, работа.! инструктором и консультантом в компании Chesapeake Computer Consultants Inc., менеджером профаммных продуктов корпорации Microsoft и внештатным инструктором-консультантом в корпорации Cisco Systems, Inc. Автор защитил диплом бакалавра в государственном колледже г. Эверфин (The Evergreen State College) и позже — диплом магистра в университете Сити (City University). Келли — кандидат в члены организации IEEE и член ASTD. В данный момент основная сфера интересов Келли — передача голосовых данных на уровне 2 модели OS1 и в сетях 1Р. Он проживает в Олимпии, штат Вашингтон, с женой Тэмми (Tammy), которая также является сертифицированным инструктором CCS1 и президентом компании mcgrew.net Inc., сыном Данканом (Duncan) и своей любимой собакой.
Стефан Фой (Stephen Foy), инструктор компании Global Knowledge, одного из крупнейших партнеров корпорации Cisco по обучению специалистов, со стажем преподавательской деятельности более восемнадцати лет. Стефан — сертифицированный профессионал корпорации Cisco (CCNP) и сертифицированный инструктор корпорации Cisco (CCS1), который проводит занятия на основе различных аппаратных решений разных производителей: корпораций Cisco Systems, Digital Equipment и Motorola. Кроме того, он постоянно преподает курсы 1CND, ACRC, BCRAN, САТМ, МССМ и CVoice.
Ведущий разработчик курса
Джо Дроттер (Joe Drotter), разработчик данного курса, специализируется на различных технологиях передачи голоса корпорации Cisco. В настоящее время он работает в группе Cisco Interactive Mentor (CIM) над созданием компакт-диска с интерактивным курсом по технологиям качества обслуживания (QoS) для передачи голоса по IP-сетям. Его стаж работы в мире информационных технологий превышает 28 лет, он имеет также опыт работы на различных должностях в корпорациях Motorola (инструктор/консультант). DEC (разработчик сети/учебных курсов), Stone and Webster Engineering (программист/аналитик). Кроме того, Джо — адъюнкт-профессор по специальности телекоммуникации университета Южного Нью-Хэмпшира (Southern NH University). Джо защитил диплом бакалавра в колледже Мерримак (Merrimack) и диплом магистра — в колледже New Hampshire. Джо проживает в Нью-Хэмпшире в поместье “Live, Freeze, and Die”.
Технические консультанты
Консультанты внесли неоценимый вклад в создание книги Передача голосовых данных по сетям Cisco Frame Relay, ATM и IP в виде практических советов и примеров из собственного опыта.
Кристина Хаттинг (Christina Hattingh) является сотрудником подразделения Technical Marketing корпорации Cisco Systems. Она занимается менеджментом и разработкой продуктов, непосредственно общается с сертифицированными инженерами Cisco по продажам, с партнерами и потребителями по вопросам разработки и настройки служб передачи голоса в сетях протоколов группы X для предприятий и провайдеров. Кроме того, Кристина участвовала в создании центра обработки вызовов мини-АТС корпорации Nortel. Ес опыт разработки приложений лля протоколов Х.25 и средств управления сетями является отличной базой для преподавания тем, связанных с переходом потребителей от традиционных сетей передачи голоса и данных к пакетноориентированным технологиям.
Джон Лайвенгуд (John Livengood), сертифицированный инструктор корпорации Cisco Systems (CCSI), ведущий менеджер подразделения передачи голосовых данных в корпорации Advance Network Information, ранее известной как Information Innovation Inc. Джон работал по контракту в качестве инструктора в своей собственной компании netLessons, преподавая курсы подразделения Cisco University и сертифицированные курсы для специалистов, которые включали темы ICND и CIPT. Перед тем как основать собственную компанию, Джон работал в корпорации Boeing, где занимался проблемами крупномасштабных сетей. Он сыграл немалую роль в переоснащении более 50% из 200 кабельных узлов в кампусе компании Wichita Boeing. Его карьера в компьютерной индустрии началась в 1971 г. Во время службы в военно-морских силах США Джон управлял работой сети, ответственной за базу данных, которая отслеживала все транспортные средства в Атлантическом и Средиземноморском регионах. 22 года он работал в авиационной и промышленной индустрии, занимаясь системами автоматизации. В начале 1980-х Джон занимал пост регионального координатора DECUS (Digital Equipment Computer Users Society).
Мартин Волшоу (Martin Walshaw), СС1Е#5629, сертифицированный профессионал по разработке и администрированию сетей (CCNP и CCDP), системный инженер корпорации Cisco Systems в представительстве Enterprise Line of Business в Южной Африке. Его область специализации — сети со множеством служб (данные и голос), а также безопасность сетей, поэтому зачастую Мартин занят днем и ночью. За последние 12 лет Мартин занимался различными аспектами индустрии информационных технологий: от программирования на языках RPG III и COBOL до продаж компьютеров. Свободное время Мартин предпочитает проводить с женой Вэл (Vai) и сыном Джошуа (Joshua). Без их терпения, понимания и поддержки такие проекты, как данная книга, не могли бы осуществиться.
Посвящения
Я бы хотел посвятить данную работу моей прекрасной жене Бекки (Becky) и моим любимым детям — Кэти (Katie), Логану (Logan) и Кэмерону (Cameron). Ваша любовь и поддержка дали мне силы поработать внеурочно для завершения данного проекта. Я люблю вас.
Стив Мак-Квери (Steve McQuerry)
Свою работу я посвяшаю своей семье — матери и отцу, дяде Ли (Lee), Тэмми (Tammy) и Данкану (Duncan), а также Николсберг Реббе, Рабби Йеши Майкл Либвиц (Nikolsburg Rebbe, Rabbi Yechiel Michel Liebvitz).
Как приятно в организации NetAid, 20% моих доходов от этой книги будут переданы благотворительным учреждениям для пожертвования нуждающимся. Те, кто работают в сфере компьютерных сетей, обычно облагодетельствованы хорошей работой, приятными условиями для путешествий и зарплатой выше среднего. Всегда необходимо понимать, что существуют и те, кто получает от жизни меньше, чем мы, и постараться помочь им. Независимо от вашей жизненной ситуации, я рад, если вы поступаете так же, как и я.
Келли Мак-Грю (Kelly McGrew)
Благодарности
Я бы хотел потратить время, отпущенное мне на написание данного раздела, на то, чтобы поблагодарить тех, кто помогал мне в работе над этой книгой.
Прежде всего, совместная работа со специалистами издательства Cisco Press была действительно приятна и легка. Особая благодарность Бретту Бартоу (Brett Bartow) за его убежденность в том, что я должен написать еще одну книгу, и веру в меня и мои возможности заняться писательским делом. Спасибо Эми Льюис (Amy Lewis) за ответы на мои бесконечные вопросы и предоставление всех необходимых материалов, которые я только мог себе представить. Спасибо Китти Джаррет (Kitty Jarrett) за знакомство с техническим специалистом, который полагает, что у него есть писательский дар. Китти, наш проект состоялся именно благодаря твоим усилиям. Кроме того, спасибо Джону Кэйну (John Капе) и Тамми Росс (Tammi Ross) за советы и поддержку.
Я хотел бы выразить свою благодарность группе Cisco Internet Learning Solutions Group и разработчикам курса: Джо Дроттеру (Joe Drotter), разработавшему концепцию курса, а также написавшему основную часть материала и окончательный вариант книги; Эллисон Хамфриес (Allison Humphries). Келли Мак-Грю (Kelly McGrew), При-
сцилле Оппенхаймер (Priscilla Oppenheimer), которые внесли неоценимый вклад в развитие курса; Кристине Хаттинг (Christina Hattingh) и другим сотрудникам корпорации Cisco, которые разработали презентации на тему интеграции данных и голоса для некоторых тем книги; Стэфану Фой (Stephen Foy) за его вклад в окончательную версию курса на этапе бета-тестирования.
Спасибо техническим редакторам книги — Кристине Хаттинг (Christina Hattingh), Джону Лайвенгуд (John Livengood) и Мартину Волшоу (Martin Walshaw).
Отдельная благодарность моим соавторам — Стефану Фой (Steve Foy) и Келли Мак- Грю (Kelly McGrew). Спасибо вам за то, что мы смогли вместе выполнить этот проект.
Благодарю моих студентов и коллег-инструкторов.
Спасибо моей семье за их бесконечное терпение и понимание не только во время моей работы над книгой, но и над другими проектами.
Благодарю Господа Бога за данные мне умения, таланты и возможность овладеть такой перспективной и волнующей профессией.
— Стив Мак-Квери (Steve McQuerry)
Прежде всего и более всего я должен поблагодарить Бретта Бартоу (Brett Bartow) из издательства Cisco Press за несокрушимое терпение в процессе моей работы над книгой. В течение шести месяцев, когда я прилежно старался писать книгу, я провел только четыре недели дома, а все оставшееся время мне пришлось провести в дороге, что привело к дополнительным трудностям в согласовании наших встреч с Бреттом. Спасибо, Бретт, что у тебя хватило терпения работать со мной. Кроме того, я в большом долгу перед Китти Джаррет (Kitty Jarrett), без чьей уверенной редакторской руки наш результат был бы значительно хуже. Стиву Мак-Квери (Steve McQuery) и Стефану Фой (Steve Foy) — огромное спасибо за обмен опытом в данном проекте.
Поскольку большую часть работы над книгой мне пришлось выполнять в те редкие моменты, когда я должен быть со своей семьей, я должен поблагодарить свою жену Тэмми (Tammy) и нашего сына Данкана (Duncan) за их понимание и поддержку, когда я с головой погружался в работу.
Работа над книгой была бы невозможна без некоторых людей, которые оказали неоценимую помощь в процессе подготовки материалов. Позвольте их перечислить: мои родители, Дэн и Дотти Леута (Dan and Dottie Lehuta), Пегги Онилл (Peggy O’Neall), Рон Сеймор (Ron Seymour), Том Мартин (Tom Martin), Брайан Бэйли (Brian Bailey), Морин Обрайан (Maureen O’Brien), Скотт Балгер (Scott Bulger), Теран Ли (Theran Lee), Доуг Лонгстрет (Doug Longstreth), Шон Стинсон (Sean Stinson), Андреа Линдсли (Andrea Lindsley), Гурдип Сингх Полл (Gurdeep Singh Pall), Бернард Адоба (Bernard Adoba), Гленн Тэпли (Glenn Tapley), Терри Слоттери (Terry Slattery) и его прекрасная жена Пегги Слоттери (Peggy Slattery), Брюс Эндерс (Bruce Enders), Рол Симонью (Paul Simoneau), Дэйвид Айтельбах (David Eitelbach), Жавад Хаки (Jawad Khaki), Кен Крокер (Ken Crocker) и Гэри Рабин (Gary Rubin).
Среди тех, кто помогал мне в работе над содержимым курса, необходимо отдельно отметить Джо Дроттера (Joe Drotter) — фактического автора данной книги; Кристину Хэттинг (Christina Hattingh) — одного из лучших инженеров (я горжусь тем, что знаю ее и работал с ней в команде); также благодарю Эллисон Хамфриес (Allison Humphries) из компании The Garnett Group и бесчисленное множество инженеров и редакторов как из
Cisco Systems Inc., так из сторонних организаций, имена которых я даже не знаю. Энтони Вольфендена (Anthony Wolfendcn), Энди Эспиноза (Andy Espinosa), Жана Олтмана (Jean Altman) и Джеймса Дель Буоно (James Del Buono) из подразделения World Wide Training корпорации Cisco Systems Inc. благодарю за огромную помощь в предоставлении возможности поработать с аппаратурой, специалистами и современными технологиями. Эта книга была бы невозможна без их неоценимой помощи.
Мне также выпала честь поддерживать дружеские отношения, переписываться по электронной почте или от случая к случаю встречаться с Дэйвидом Айтельбахом (David Eitelbach), Венди Хафф (Wendy Huff), Томом Мслхаффом (Tom Mehlhalf), Джоном Одсгаардом (John Odcgaard), Ларри Перрином (Larry Perrin) и Тони Варела (Tony Varela) в тс редкие моменты, когда я был дома. Их смех, улыбки и дружелюбное отношение помогло мне сконцентрироваться. И последнее, я бы хотел поблагодарить Реббе Яакова Шолем Шварца (Reb Yaakov Sholem Schwartz) за его поддержку, ободрение и помощь в период, гораздо более долгий, чем написание этих строк. Все ошибки в книге, несмотря на титанические усилия соавторов по их устранению, несомненно, мои.
Я бы хотел поблагодарить любовь всей моей жизни, Чарлин (Charlene), за то, что заставила меня сосредоточиться над данным проектом. Кроме того, большая благодарность моим детям, Шэннону (Shannon) и Cape (Sara), за их терпение, пока папа был занят. В заключение я бы хотел выразить благодарность моим сотрудникам из корпорации Global Knowledge за их поддержку и одобрение.
— Стефан Фон (Steve Foy)
Предисловие
Книга Передача голосовых данных по сетям Cisco Frame Relay, ATM и IP содержит все темы, которые рассматриваются в специализированных очных и Web-ориентированных одноименных курсах для подготовки и сертификации специалистов. С помощью данной книги вы приобретете все необходимые знания и навыки для успешной установки и конфигурирования устройств Cisco для сетей с обычными и голосовыми данными. Вы научитесь самостоятельно анализировать и выбирать аппаратное и программное обеспечение для передачи голосовых данных, разрабатывать и конфигурировать сеть с передачей голосовых данных в сетях Frame Relay, ATM или IP, объединять и оптимизировать сети предприятия и филиалов с использованием технологий интегрированного доступа, сможете разработать процедуру объединения оборудования Cisco с телефонными станциями предприятия, оценить существующие сетевые службы передачи голосовых данных предприятия и его филиалов и выбрать оптимальный метод обработки голосового трафика. Если вам необходимо понимание практических аспектов реализации технологий передачи голосовых данных корпорации Cisco (VoIP, VoFJt, VoATM), данная книга предоставит вам всю необходимую информацию.
Корпорация Cisco и издательство Cisco Press представляют материалы по принципам передачи голосовых данных в виде отдельной книги для того, чтобы предоставить потребителям и многочисленному сообществу пользователей универсальный учебник по данной теме. Несмотря на то что книга не дублирует полностью соответствующий курс в сопровождении инструкторов, материал, несомненно, будет полезен. Мы полагаем, что данная книга издательства Cisco Press будет способствовать распространению знаний среди широкого круга сетевых специалистов.
Cisco Press предполагает издавать существующие и разрабатываемые курсы в виде серии учебников для достижения основных целей группы Cisco Internet Learning Solutions Group: обучить многочисленное сообщество сетевых профессионалов Cisco и предоставить им возможность разрабатывать надежные и масштабируемые сети. Система Cisco Career Certifications и соответствующие курсы, которые ориентированы на упомянутые выше сертификаты, направлены на достижение перечисленных выше целей с помощью упорядоченной системы обучения с возрастающей сложностью. Книги, которые издательство Cisco Press издает совместно с корпорацией Cisco Systems, соответствуют тем же стандартам качества учебных материалов, которые предъявляются к аналогичным курсам и сертификационным тренингам. Основная задача как авторов книги, так и редакторов новых изданий серии Cisco Press и сертификационных материалов — заложить основу для создания базы знаний специалистов.
Томас М. Келли (Tomas М. Kelly) — вице-президент Internet Learning Solutions Group
Cisco Systems. Inc., ноябрь 2000 года
Введение
Материалы книги подготовлены на основе курса для обучения и сертификации специалистов, разработанного корпорацией Cisco Systems Inc. и ее партнерами по образовательным программам. Основное внимание в курсе уделяется наиболее современным методам обработки голосовых данных корпорации Cisco и самым последним версиям соответствующего оборудования. Данный учебник разработан в качестве альтернативы одноименному курсу, чтобы подготовить читателей к объединению сетевых служб с помощью оборудования корпорации Cisco. Основная цель книги — предоставить специалистам материал по технологиям телефонии/передачи голоса и обеспечить знаниями, необходимыми для разработки, создания и внедрения масштабируемых, рентабельных сетей передачи голоса на основе оборудования Cisco.
Кому адресована книга
Материал книги предназначен для широкой аудитории специалистов индустрии сетевых технологий. Книга будет наиболее полезна техническим специалистам и инженерам, которые знакомы с методами передачи данных и хотят изучить темы, связанные с передачей голоса, и узнать, как можно интегрировать сети передачи данных и голоса. Кроме того, книга расчитана на специалистов, которые знакомы с технологиями передачи голосовых данных и хотят узнать, как можно использовать оборудование Cisco для создания объединенных сетей с технологиями передачи компьютерных данных и голоса. Поскольку данный курс не является учебником начального уровня, он также содержит небольшой обзор технологий передачи голоса для тех, кто абсолютно не знаком с этим обширным пластом в сфере телекоммуникаций.
_ Как было упомянуто выше, материал, изложенный в книге, не является обзорным. Авторы полагают, что читатели имеют опыт работы с маршрутизаторами Cisco и базовые знания об устройствах, технологиях маршрутизации и распределенных сетях, а также навыки работы с операционной системой Cisco 1OS. Как минимум, читатели должны иметь опыт конфигурирования операционной системы. Кроме того, необходимо владеть базовыми понятиями курсов Interconnecting Cisco Network Devices (ICND) или Introduction to Cisco Router Configuration (ICRC) корпорации Cisco или, по крайней мере, прочитать соответствующие книги, а также ознакомиться с курсами Building Scalable Cisco Networks (BSCN) и Advanced Cisco Router Configuration (ACRC).
Пригодятся также знания в области основ передачи голосовых данных, как, например, материалы, представленные на компакт-диске корпорации Telecommunication Research Associates (TRA) “Voice Essentials’’. Данный компакт-диск можно заказать непосредственно у Cisco Systems или Telecommunication Research Associates, St. Mary’s, Kansas (800-872-4736).
От читателя также требуется практический опыт работы по установке и конфигурированию маршрутизаторов корпорации Cisco для работы с технологиями Frame Relay, ISDN и ATM, понимание терминов, присущих данным технологиям, для изучения тем, представленных в учебнике. Наконец, предполагается, что читатель имеет некоторые базовые знания и опыт по установке оборудования передачи данных и понимает основные термины.
Цель книги
Цель книги — научить читателя устанавливать и конфигурировать маршрутизаторы Cisco для сетей передачи голоса и обычных данных; объяснить, каким образом можно сконфигурировать устройства Cisco с модулями передачи голоса в сетях Frame Relay, ISDN, ATM и IP; научить конфигурировать порты модулей передачи голоса, адресуемые точки вызова и предоставить специальные команды для передачи голоса поверх сети обычных данных; научить проводить анализ голосового трафика, чтобы специалист мог определить наиболее подходящие методы улучшения качества обслуживания потоков данных, критичных к задержкам в сети.
Условные обозначения
В книге используются следующие условные обозначения.
Важные или новые термины и понятия выделены курсивом.
Все примеры конфигурационных команд приведены моношхринным шрифтом, при этом используется следующий формат:
стандартные команды и ключевые слова выделены полужирным шрифтом;
аргументы команд, которые вводит пользователь, выделены курсивом-, квадратные скобки ([ ]) указывают на то, что аргумент или ключ является необязательным;
фигурные скобки ({ }) означают, что поле является обязательным;
вертикальные разделители (|) используются для указания вариантов выбора аргумента.
Как организована книга
Для того чтобы облегчить процесс обучения, книга разбита на пять частей. При этом материал подобран таким образом, чтобы читатели могли изучать как весь курс целиком, так и отдельные его части. Предположим, что читатель имеет опыт работы с технологиями передачи голоса и понимает, каким образом голосовые данные передаются средствами связи, и поэтому может пропустить часть 1. Если читателю не интересны аппаратные решения, можно пропустить часть II, а если вас не интересует эволюция технологических решений, можно смело отбросить часть IV. Несмотря на указанную возможность, книга была разработана как цельное пособие, которое последовательно проведет читателя от основ технологий передачи голоса, особенностей оборудования корпорации Cisco, тонкостей конфигурирования к последним но-
винкам голосовых технологий. Разделы написаны таким образом, чтобы предоставить более детальную информацию в рамках каждой части и главы.
Часть I “Технологии передачи голосовых данных” ориентирована на повторение основных концепций интеграции данных и голоса, что подробно рассмотрено в главе 1 “Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данных”; в главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных" основное внимание уделяется основам технологий передачи данных. Глава 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса" посвящена вопросам передачи голосовых данных с помощью цифровых служб. Перечисленные главы являются основой для приобретения знаний по принципам интегрирования голосовых и существующих сетей данных. Знание принципов работы технологий передачи голосовых данных поможет лучше понять методы интеграции голоса и данных с помощью оборудования корпорации Cisco.
В части II “Оборудование Cisco и готовые аппаратные решения" представлены аппаратные решения корпорации Cisco, ориентированные на применение технологий передачи голоса. В главе 4 “Устройства Cisco для передачи голоса" описаны маршрутизаторы и модули для голосовых приложений. В главе 5 “Применение голосовых маршрутизаторов Cisco" рассмотрена роль, которую играют конкретные устройства в процессе интегрирования данных и голоса. В главе 6 “Установка маршрутизаторов корпорации Cisco" описан процесс установки карт и интерфейсных плат в маршрутизатор и способы их взаимодействия с голосовыми устройствами.
Часть III “Конфигурирование устройств передачи голоса корпорации Cisco" посвящена конфигурированию устройств передачи голоса корпорации Cisco. В главе 7 “Конфшурнрование голосовых портов и адресуемых точек вызова” рассмотрены основные принципы конфигурирования портов голосовых устройств и адресуемых точек вызова. Глава 8 “Конфигурирование маршрутизаторов Cisco дая сети VoFR” поможет читателю понять, как сконфигурировать маршрутизатор с поддержкой голоса для создания сети с технологией Frame Relay. В главе 9 “Конфшурнрование маршрутизаторов Cisco в сетях VoATM” описаны этапы создания сети передачи голосовых данных поверх технологии ATM. В главе 10 “Конфигурирование маршрутизаторов доступа Cisco в сети VoIP" показано, как можно передавать голосовой трафик в существующей сети IP.
В части IV “Эволюция технологий передачи голоса” рассмотрен процесс эволюции сетей передачи данных и тенденции постепенной интеграции служб. Глава 11 “Решения корпорации Cisco для IP-телефонии: технологии нового поколения” посвящена развитию телефонного оборудования и роли маршрутизаторов с модулями передачи голоса в коммуникационных службах нового поколения. В главе 12 “Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС" приведен обзор существующих мини-АТС и телефонных коммутаторов. Глава 13 “Руководство по проектированию сетей” посвящена шести основным этапам объединения сетей передачи данных и голоса и содержит упражнения дзя закрепления полученных знаний.
Часть V “Приложения" приложения: приложение А “Ответы на контрольные вопросы" и приложение Б “Дополнительная литература”.
Особенности книги
В книге приведены информация, которую выводят на консоль маршрутизаторы, и примеры реальных конфигураций, чтобы проиллюстрировать и подкрепить описание рассматриваемых технологий. Кроме того, материал содержит множество примечаний.
советов и сносок. Читатели также найдут множество ссылок на стандарты, техническую документацию, книги и Web-узлы, которые помогут освоить и понять рассматриваемые концепции и технологии. В конце каждой главы для проверки знаний и понимания материала предлагаются вопросы, которые подготовили сертифицированные инструкторы корпорации Cisco.
Внимание!
Все примеры конфигурационных команд, аргументов и параметров, приведенные в книге, рассчитаны на версию 12.0 операционной системы Cisco IOS.
Часть
Технологии передачи голосовых данных
В этой части...
Глава 1. Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данны Глава 2. Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных Глава 3. Введение в цифровую технологию передачи голоса
В этой главе...
Описана традиционная структура сетей для передачи голосовых и обычных компьютерных данных.
Приведена современная модель сети, обеспечивающая одновременную передачу обычных и голосовых данных по одной и той же сети..
Дано общее описание модели проектирования сети с точки зрения корпорации Cisco.
Кратко описаны технология Cisco AWID и стандарты, используемые для ее реализации.
ГлаваГлава11
Глава
Глава
1
1
Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данных
Последнее десятилетие ознаменовано значительными переменами в индустрии компьютерных сетей. Развитие новейших технологий привело к широкому использованию сетевых технологий. Вследствие этого второе издание Microsoft Windows 98 выпускается теперь со встроенной поддержкой небольших сетей (службы DHCP и NAT), World Wide Web и средствами слияния голосовых и обычных данных. Корпорация Cisco создала целый ряд беспроводных технологий, таких как Cisco Systems Aironet, связь в инфракрасном диапазоне между персональными компьютерами и персональными цифровыми устройствами (Personal Digital Assistant — PDA), модемы для сотовых телефонов и программный продукт JetCell, который позволяет регистрировать сотовые телефоны в сети кампуса и использовать местные службы передачи голосовых данных по IP-сети для обеспечения телефонных разговоров. В настоящей главе кратко описаны история развития сетевых технологий, некоторые технические средства служб передачи голоса, а также объясняется процесс проектирования сетей и использования программных продуктов корпорации Cisco. Все указанные выше вопросы рассматриваются как с позиции разработчика сети, так и с точки зрения рядового пользователя.
Традиционные сети
Кратко рассмотрим основные этапы истории сетей. Прежде всего, обратимся к телефонным сетям передачи голоса, а затем перейдем к технологиям передачи обычных компьютерных данных. Под традиционными сетями обычно понимают сети, использующие телефонные каналы для передачи голосовых данных, потоков видео и обычных данных. Зачастую сеть оператора связи ассоциируется у абонента с гремя раздельными службами, каждая их которых выполняет одну из упомянутых выше функций. В последнее время стало обычным совмещение перечисленных служб внутри сети провайдера связи, однако по- прежнему различные службы разделяются на три отдельные сети в точке подключения конечного потребителя. Краткий обзор традиционных сетей позволит нам понять, как новые идеи и технологии позволяют объединить разнородные технологии передачи в одну —- от
одного рабочего места до другого на другом конце сети для телефонного разговора, видеоконференции или выполнения программного приложения. Объединение разнородных служб делает возможным создание единой инфраструктуры сети, использование единой адресации и управления протоколами.
Сети передачи голоса
Система телефонной связи первоначально базировалась на медных проводах, соединяющих точки А и Б. Десятилетиями электрический ток, протекающий по таким проводам, использовался исключительно для передачи аналоговых звуковых сигналов. В середине двадцатого века были разработаны новые технологии, позволяющие передавать телефонные разговоры по цифровым каналам. В настоящее время почти вся телефонная связь осуществляется посредством технологий цифровой передачи данных. Несмотря на это, большинство пользователей домашних сетей и предприятий малого бизнеса используют именно аналоговые линии для соединения с телефонной станцией. Для многих читателей это, вероятно, обстановка, в которой они выросли. В Европе и других частях мира в настоящее время преобладает цифровая сеть с комплексным обслуживанием ISDN (Integrated Services Digital Network) — цифровая служба, обеспечивающая передачу интегрированных голосовых, видео- и обычных данных, за исключением разве что домашних телефонов и телефонных сетей крошечных предприятий.
Аналоговые сети передачи голоса
Подробно аналоговые технологии будут рассмотрены в главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных”, здесь мы лишь ограничимся небольшим примером данной технологии. Представьте себе эпизод из старого черно-белого фильма, когда оператор телефонной станции вручную соединял гнезда абонентов на коммутационной панели для каждого звонка. Фактически его задача состояла в том, чтобы собрать замкнутую цепь из медных проводников между двумя собеседниками. Вся цепь передавала звуковой сигнал как аналоговую волну, подобно тому, как это происходит в настоящее время при передаче звукового сигнала (в виде электрических колебаний) от стереофонического радиоприемника к внешнему громкоговорителю. Природа аналогового сигнала требует наличия отдельной пары медных проводов для каждой линии передачи. Открытие технологии мультиплексирования с частотным разделением каналов (frequency division multiplexing — FDM) позволило передавать несколько сигналов по одной аналоговой цепи, по-прежнему используя аналоговую технологию по коаксиальному кабелю. Впоследствии были разработаны методы, позволяющие преобразовать голосовые данные в цифровые и передавать их как цифровой сишал.
Цифровые сети передачи голоса
Постепенная замена аналоговых сетей передачи голоса цифровыми началась в США и других развитых странах в 60-х годах ХХ-го века. Многие из этих перемен были вызваны не только увеличением объема телефонных переговоров, но и потребностями стремительно растущей компьютерной индустрии. В цифровой телефонной сети звонок с домашнего телефона преобразуется в цифровую форму и далее передается на телефонную станцию оператора связи. В настоящее время цифровая линия может простираться как вплоть до мини-АТС (private branch exchange — РВХ), представляющей собой миниатюрную телефонную станцию, которая обслуживает частную
организацию, так и до самого телефонного аппарата. В таких сетях аналоговая передача сигнала используется только на участке от источника звука до микрофона телефонной трубки. Подробное описание цифровых телефонных сетей приведено в главе 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса”, а устройства мини-АТС (РВХ) рассмотрены в главе 12 “Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС”.
Сети обычных данных
Широкое использование телефонной сети для персональной коммуникации привело к созданию аналогичной инфраструктуры для сетей компьютерных данных. На начальном этапе использования таких сетей протоколы, используемые для обмена данными между компьютерами, создавались индивидуально каждым разработчиком. По мере роста компьютерной индустрии необходимость совместной работы в сети различных типов компьютеров потребовала создания универсальных протоколов коммуникации.
В следующем разделе кратко рассмотрены традиционные сети, чтобы читатель мог сравнить их с сетями нового поколения, которые представлены далее в настоящей главе. Несмотря на то что традиционные сети можно считать устаревшими, существует еще достаточно много мест, в которых их применение до сих пор является типичным. Одной из важнейших задач при преобразовании традиционной сети в современную является понимание структуры и характера работы имеющейся сети. Американская модель телефонии, которая в качестве примера приведена в данной книге, для глобальной сети может оказаться не лучшим решением, а в некоторых частях планеты и нереализуемым.
Терминология сетевой среды
Термины LEG (local exchange carrier— оператор местной связи), IXC (inter-exchange carrier— оператор междугородной связи), “локальная цепь" или “последняя миля" типичны для США. Во многих странах телекоммуникационные службы не были разделены, и существует только одна первичная сеть каналов, владельцем которой является правительство. В таком случае вышеупомянутые термины становятся не вполне адекватными и вне США могут вызвать трудности у читателей, что, конечно, не является целью авторов данной книги. Указанные термины, однако, используются в расчете на то, что многие читатели достаточно хорошо знакомы с сетевым рынком США и смогут разобраться в отличиях, если они существуют. В странах с единым регулируемым рынком телекоммуникаций доступ ко всем службам осуществляется через АТС оператора связи (Post, Telephone & Telegraph — PTT).
Сети с выделенными линиями
В сетях с выделенными линиями пользователь обычно арендует все службы одного или нескольких провайдеров. Сети с выделенными линиями могут быть построены на простых технологиях типа “точка-точка", соединяющих две конечные точки и использующих протокол 2-го уровня, такой как HDLC (High-Level Data Link Control —- высокоуровневый протокол управления каналом), и единственный протокол 3-го уровня, как, например, протокол IP (Internet Protocol). Сеть с выделенными линиями может также использовать несколько протоколов и соединять несколько участков, часть из которых использует конфигурации типа “точка-точка", а часть — топологию, называемую многоточечной. Рассматриваемый тип сетей обычно состоит из трех компонентов, которые перечислены ниже.
Выделенный канал потребителя, часто называемый “последней милей", который идет от устройства абонента к ближайшей точке присутствия (local point-of- presence — POP) провайдера или оператора международной связи (IXC) через телефонную станцию оператора местной связи (LEC).
Канал внутри сети провайдера к удаленному узлу.
Второй выделенный канал от точки присутствия провайдера к удаленному узлу.
Приведенные выше сетевые компоненты показаны на рис. 1.1.
На участке, который не пересекает тарифные границы, или в районе, где службы предоставляются местными провайдерами, весь поток данных может оставаться в пределах пропускной способности одной и той же сети. Сети с выделенными линиями обычно работают в двух режимах: в режиме типа “точка-точка" и многоточечной.
Междугородный канал
Рис. 1.1. Типичная сеть с выделенной линией
Сети типа “точка-точка”
Термин сеть типа “точка-точка" можно понимать буквально — это сеть, имеющая только два соединения, по одному на каждом конце. Такие сети предоставляют пользователю заранее заданную полосу пропускания, независимо от того, используется она или нет. Типичным примером сети типа “точка-точка", предоставляющей большие возможности коррекции ошибок и гибкие средства управления, являются открытые сети данных, использующие протокол Х.25. Более подробно технологии таких сетей будут обсуждаться в разделе, посвященном данному протоколу. Соединения “точка-точка” часто заменяются сетями протокола Frame Relay, как описано в разделе
“Сети на основе протокола Frame Relay”. В эпоху зарождения технологий каналов “точка-точка” требовалось, чтобы на обоих концах линии было установлено одно и то же оборудование. В последние годы были разработаны механизмы, обеспечивающие работу двухточечных каналов в неоднородных сетях на основе стека протоколов РРР. Семейство протоколов РРР предоставляет пользователю обширный набор функций, обсуждение которых выходит за рамки данной книги.
Сети с многоточечными соединениями
Многоточечные сети были типичными в то время, когда использовались, как правило, фирменные протоколы компаний, такие как протокол корпорации IBM SDLC (Synchronous Data Link Control) или протокол корпорации Digital Equipment (Digital Data Communications Message Protocol — DDCMP), а также некоторые стандартизованные протоколы, такие как расширение технологии Multilink Procedures (MLP) протокола High-Level Data Link Control (HDLC).
Сети, созданные по перечисленным выше протоколам, позволяли телефонным компаниям использовать мостовые соединения внутри их центрального офиса или точки присутствия, что давало возможность передавать отдельный фрейм, отправленный с первичной станции (обычно компьютера или его устройства доступа к среде передачи данных), на все вторичные станции. Фрейм содержал адрес, который одна из вторичных станций распознавала как свой собственный и обрабатывала его; все остальные станции этот фрейм игнорировали.
Сети с многоточечной технологией рассылки всегда были типичными для сферы использования мини-компьютеров и в рамках отдельного предприятия. Впоследствии многие организации, имеющие возможность работать по протоколу Frame Relay2, заменили устаревшую технологию на сети, работающие по технологии коммутируемых виртуальных каналов. Несмотря на возникновение мощной технологии, в большинстве случаев отсутствие возможности использовать протокол Frame Relay по-прежнему вынуждает создавать сети с многоточечной рассылкой.
Проектирование сети
Данная книга не является пособием по разработке сетей, однако сетевое проектирование будет обсуждаться в связи постепенным объединением сетей передачи голоса и данных в главе 13 “Руководство по проектированию сетей". Текущий раздел представляет собой достаточно общий обзор для тех специалистов, кто изучал сетевое проектирование, и краткое введение .тля тех. кто совершенно не знаком с данной темой.
Корпорация Cisco предлагает тщательно разработанную и хорошо зарекомендовавшим себя модель сетевого проектирования, включающую три уровня (рис. 1.2):
уровень доступа;
уровень распределения;
базовый уровень.
* Протокол коммутируемой передачи данных канального уровня, который управляет несколькими виртуальными каналами между подключенными устройствами с помощью HDLC- инкапсуляции. — Прим. рсд.
Уровень доступа
Уровень доступа является ближайшим к пользователю и предоставляет ему доступ к ресурсам сети, чем и объясняется его название. Первичной задачей уровня доступа является создание точек входа/выхода пользователя из сети.
Среди функций уровня доступа отметим следующие.
Уровень доступа использует технологию коммутируемых или совместно используемых локальных сетей в среде кампуса.
Нижний уровень использует технологии удаленного доступа (выделенные линии, протокол Frame Relay, технологии ISDN и асинхронную передачу) в среде распределенных сетей.
Уровень доступа может обеспечить рациональное устранение ошибок в средах, чувствительных к исполняемым функциям.
Рис. 1.2. Иерархическая структура распределенной сети
Уровень распределения
Под уровнем распределения понимается уровень модели проектирования, который обеспечивает объединение потоков данных уровня доступа и служит точкой перехода
на базовый уровень. В зависимости от конкретного способа реализации уровень распределения может иметь различные характеристики, часть которых перечислена ниже.
Обеспечение стратегии маршрутизации, качества обслуживания (Quality of Service, или QoS) и безопасности сети.
Агрегация адресов.
Переход от одной передающей среды к другой (например, переход от технологии lOBaseEthernet к lOOBaseT или гигабитовой технологии Ethernet).
Перераспределение маршрутов между различными протоколами маршрутизации.
Объединение полос пропускания низкоскоростных и среднескоростных каналов доступа в высокоскоростные магистральные каналы.
Приведенный список представляет собой лишь часть возможных функций, выполняемых уровнем распределения. Основным устройством уровня распределения зачастую является многоуровневый коммутатор, поэтому уровень распределения часто упоминают как совокупность “блоков распределения" или “блоков коммутации". На рис. 1.3 проиллюстрированы причина возникновения приведенного термина и уровни, к которым принадлежат различные устройства. Более подробно понятие блока распределения рассмотрено в книге Cisco LAN Switching издательства Cisco Press.
Группа серверовГруппа серверовКоммутатор L3Коммутатор L3Коммутатор L3Коммутатор L3InternetInternetУровень доступаУровень доступаУровень доступаУровень доступаМаршрутизаторМаршрутизаторБазовый уровеньБазовый уровеньМаршрутизаторМаршрутизаторТелефонная сеть (PSTN)Телефонная сеть (PSTN)Уровень распределенияУровень распределенияУровень распределенияУровень распределенияРаспределенная сетьРаспределенная сетьКоммутатор L2Коммутатор L2Рис. 1.3. Модель сети промышленного кампусаРис. 1.3. Модель сети промышленного кампуса/ Коммутатор L3J/ Коммутатор L3J
Группа серверов
Группа серверов
Коммутатор L3
Коммутатор L3
Коммутатор L3
Коммутатор L3
Internet
Internet
Уровень доступа
Уровень доступа
Уровень доступа
Уровень доступа
Маршрутизатор
Маршрутизатор
Базовый уровень
Базовый уровень
Маршрутизатор
Маршрутизатор
Телефонная сеть (PSTN)
Телефонная сеть (PSTN)
Уровень распределения
Уровень распределения
Уровень распределения
Уровень распределения
Распределенная сеть
Распределенная сеть
Коммутатор L2
Коммутатор L2
Рис. 1.3. Модель сети промышленного кампуса
Рис. 1.3. Модель сети промышленного кампуса
/ Коммутатор L3J
/ Коммутатор L3J
Базовый уровень
Основная задача данного уровня — обеспечить наиболее быструю коммутацию между двумя областями распределения. На базовом уровне обычно не происходит фильтрация или агрегация информации о маршрутизации; основной функцией уровня является быстрое перенаправление фреймов или ячеек с одного порта на другой.
Совместное использование линий с устройствами drop-and-insert
С начала 1970-х и до 1990-х годов типичной была ситуация, когда сети передачи данных и голоса были полностью изолированы друг от друга в структуре предприятия. Многие предприятия по-прежнему используют подобный подход, поскольку общая ширина полосы пропускания для голосовых и обычных данных умещается в канале с пропускной способностью Т1 или Е1 (более подробно о каналах типов Т1 и Е1 рассказывается в главе 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса”).
Для более эффективного использования полосы пропускания между точкой присутствия телефонной компании и телефонным и компьютерным оборудованием предприятия используется группа каналов, подключенная к магистральному соединению телефонной компании, которая переключает одни каналы на устройства передачи голоса, а другие — на компьютерную аппаратуру. Такой тип распределения каналов приведен на рис. 1.4. Функция, которую при этом выполняет оборудование, называется “обрыв и вставка" (“drop-and-insert”), потому что абонент может, например, изъять каналы из голосового потока и вставить их в поток данных. Однако и в такой сети при отсутствии телефонных звонков имеется неиспользуемая (но оплачиваемая!) полоса пропускания. Аналогичным образом неиспользуемая полоса пропускания, предназначенная для передачи потока данных, не может быть использована для осуществления телефонных звонков в период большой нагрузки на телефонную сеть.
Группа каналов, используемаяГруппа каналов, используемаяТелефонная сетьТелефонная сетьТелефонная сетьТелефонная сетьРис. 1.4. Совместно используемая сеть, содержащая устройства с функцией "обрыв и вставка"Рис. 1.4. Совместно используемая сеть, содержащая устройства с функцией "обрыв и вставка"
Группа каналов, используемая
Группа каналов, используемая
Телефонная сеть
Телефонная сеть
Телефонная сеть
Телефонная сеть
Рис. 1.4. Совместно используемая сеть, содержащая устройства с функцией "обрыв и вставка"
Рис. 1.4. Совместно используемая сеть, содержащая устройства с функцией "обрыв и вставка"
Сети нового поколения
Для решения проблем, возникающих в традиционных сетях, необходимо разработать новый способ передачи голосовых и обычных данных. Как это было сделано, описывается в следующих разделах.
Коммутация каналов и пакетов, а также и виртуальные каналы
Традиционная телефонная сеть использует коммутаторы для соединения двух конечных точек сети. Как только связь установлена, независимо от того, какого рода данные предполагается передавать — голосовые или обычные, образуется непрерывный канал от одного конца сети до другого, обслуживающий только данное соединение. В этом состоит смысл термина “коммутация каналов"; он относится к переключению совместной инфраструктуры от одной выделенной линии к другой. Такой термин применим как к голосовым каналам, так и к каналам данных. Поскольку многие голосовые вызовы состоят в значительной степени из “мертвого времени" или пауз, когда ни один из собеседников не говорит, в таких сетях с коммутацией каналов имеют место огромные непроизводительные затраты ресурсов. С другой стороны, когда канал полностью предоставлен текущему соединению, необходимость в каких-либо дополнительных механизмах, обсуждаемых далее в настоящей главе и обеспечивающих качество обслуживания (Quality of Service — QoS), полностью отпадает. Сеть с коммутацией пакетов совместно используется пользователями и приложениями, поэтому часто встречается ситуация, когда у одного пользователя используется несколько приложений, работающих с локальной сетью и коммутируемых на уровне пакетов в конечные и разные пункты назначения.
В предыдущем разделе мы сравнивали два типа коммутации: коммутацию пакетов и каналов. Другим базовым понятием, широко используемым в книге, является понятие “виртуального канала". Все слышали о виртуальной реальности, но что стоит за термином “виртуальный канал"? Вспомним, что при коммутации каналов вся его пропускная способность выделяется для передачи голосовых или обычных данных, в то время как при коммутации пакетов сообщения коммутируются в общей разделяемой сети. Когда мы говорим или пишем, как в данном случае, о “виртуальном канале", имеется в виду использование общей разделяемой среды для построения канала, который выглядит как некоторая выделенная или зарезервированная линия. Существуют два типа виртуальных каналов: постоянные и коммутируемые. Подобные типы виртуальных каналов используются протоколами Х.25, Frame Relay и ATM. Постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuit — PVC) устанавливаются между двумя конечными точками сети и, в принципе, существуют в течение как угодно долгого промежутка времени или до момента возникновения технических проблем в сети. Коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuits — SVC) создаются по запросу и ликвидируются, или отключаются, когда необходимость в них отпадает. Все упомянутые выше протоколы передачи данных — Х.25, Frame Relay и ATM — могут использовать коммутируемые виртуальные каналы. Чаще всего такие каналы используются в средах Х.25 и ATM операторов связи, кроме того, коммутируемые виртуальные каналы в настоящее время широко распространены в сетях провайдеров.
Выше уже говорилось, что в последние годы в компьютерной сетевой индустрии произошли огромные изменения. Перемены отчетливо прослеживаются из приведенного выше краткого обзора сетевых технологий. При использовании традиционного типа коммуникации предприятие обычно имеет две отдельные сети для передачи голосовых и обычных данных, а иногда и третью — для видеоканала, что проиллюстрировано на рис. 1.5.
Маршрутизатор
Сингапур
Рис. 1.5. Пример использования отдельных сетей для передачи обычных данных, голоса и видео
В настоящее время передача голосовых, видеоданных и обычных данных происходит в одной и той же сети. В программных продуктах корпорации Cisco такое объединение называется структурой интегрированных голосовых, видеоданных и обычных данных (Architecture for Voice, Video and Integrated Data — AW1D). Предприятие, используя технологию AWID, получает возможность значительно уменьшить расходы и увеличить производительность посредством использования одной сети для всех требуемых видов коммуникации. Подобные сети являются стандартизованными и используют основанные на документах организации 1ETF стандартные протоколы, такие как Frame Relay, IP и др. Для сигнализации и сжатия голосовых данных используются стандарты международного союза телекоммуникаций (International Telecommunication Union — ITU). Конкретная реализация сети рассмотренного типа показана на рис. 1.6. Ниже в данной главе мы кратко рассмотрим каждый из показанных объектов, а более подробно они будут обсуждаться в последующих главах.
Рис. 1.6. Объединенная сеть для передачи голосовых, видеоданных и интегрированных данных
Сети на основе протокола Frame Relay
Сети, использующие протокол Frame Relay, появились в начале 1990-х годов, но широкое применение получили только к середине десятилетия. До появления технологии Frame Relay большинство крупных коммутируемых сетей базировались на семействе стандартов Х.25. Протокол Х.25 представляет собой исключительно гибкую технологию, обладающую, к сожалению, всего одним существенным недостатком — каждый его канал работает с фиксированной скоростью. Данный протокол также передает большое количество служебной информации, в то время как протокол Frame Relay характеризуется очень небольшим ее объемом, что заметно увеличивает производительность сети. Появление протокола Frame Relay позволило решить обе описанные выше проблемы — фиксированную скорость передачи и избыточное количество служебной информации.
Сети, использующие протокол Х.25
Протокол Х.25 был создан для работы в сетях с невысокой надежностью, поэтому в нем имеется несколько уровней проверки ошибок и последовательный обмен пакета-
ми. Однако такие средства обеспечения надежности требуют дополнительного времени и вызывают задержку данных на пути от одного конца сети к другому. Во многих реализациях рассматриваемого протокола скорость передачи ограничена значениями 56 или 64 Кбит/с; в настоящее время подобные каналы считаются низкоскоростными. Однако стандарты Х.25 сами по себе не накладывают ограничений на скорость и фактически допускают применение скорости передачи до 2 Мбит/с. Один из авторов данной книги работал с сетью, в которой внутренняя скорость передачи пакетов достигала 8 Мбит/с! Вместе с тем, протокол Х.25 не подходит для интегрированных сетей вследствие, как правило, низкой скорости передачи, ограниченной аппаратными средствами, и большого количества служебной информации.
Протокол Frame Relay дает пользователю возможность установить определенную полосу пропускания, но с дополнительной возможностью повышения скорости передачи в результате быстрого скачка свыше оговоренного предела на короткий период времени. Такой характер работы хорошо подходит для значительной части сетевого потока в средах, построенных по принципу “клиент/сервер”, имеющей нерегулярный характер, как, например, распределенная сеть Internet. Другим преимуществом протокола Frame Relay является то, что у пользователя нет необходимости в отдельном канале для связи каждого узла со всеми остальными. Процедуры протокола Frame Relay осуществляют внутренние соединения узлов в соответствии со схемой, предпочтительной для пользователя. Протокол Frame Relay может быть использован в сетях с большим количеством резервных и дублирующих связей и в сетях со звездообразной топологией. Более подробно вопросы проектирования сетей с использованием протокола Frame Relay рассмотрены в книгах Cisco Internetwork Design и Building Cisco Remote Access Networks.
Структура AWID
Структура AWID включает четыре блока: базовую инфраструктуру, такую как маршрутизаторы и коммутаторы, блок обработки вызовов, используемый для обработки набранных номеров телефонов по шлюзам и другим оконечным устройствам, блок приложений, как, например, управление вызовами, и клиентский блок, включающий такие устройства, как IP-телефоны, оборудование протокола Н.323 для видеоконференций и персональные компьютеры. Технология AWID использует протокол Internet для передачи данных в объединенной сети, позволяя разместить во всей сети общие службы обеспечения качества связи, использовать общую стратегию маршрутизации и управления, а также общую систему обеспечения безопасности.
Одним из ключевых аспектов структуры AWID является объединенный компонент передачи сообщений, позволяющий направлять сообщения электронной почты, голосовые и факсимильные сообщения на соответствующие устройства. Голосовые сообщения, например, могут быть отправлены как файлы формата WAV в качестве приложения к сообщению электронной почты. Структура AWID объединяет эффективное сетевое проектирование с соответствующей технологией для обеспечения большей доступности при меньших общих затратах, связанных с правами собственности.
Способы объединения голосовых и обычных данных
Начало данной главы было преимущественно посвящено способам передачи голосовых и обычных данных, которые использовались ранее. Кроме того, мы рассмотре-
ли случаи создания независимых сетей для разных типов данных и разделения одной сети на отдельные каналы, используемые только для голоса или только для данных.
В современной телефонии голосовые и видеоданные рассматриваются как обычные данные. Поток данных преобразуется в цифровой сигнал, сжимается и преобразуется в пакеты для транспортировки с использованием одного из протоколов семейства IP. Для IP- пакетов, переносящих голосовые, видеоданные или другие чувствительные ко времени данные (такие как онлайновые бюллетени), может быть установлено качество обслуживания, и при этом сеть различает критичные данные и данные обычных приложений.
В традиционных телефонных системах процесс установления и завершения соединения состоял из нескольких отдельных этапов. Устоявшиеся методы управления должны присутствовать и в новой технологии. Для обеспечения стандартных функций обработки вызовов структура AWID поддерживает систему открытых стандартов.
Сжатие голосовых данных и разбиение на пакеты
В традиционных телефонных системах каждому телефонному соединению выделялось по 64 Кбит/с (как в момент передачи голоса, так и в паузах). Современная телефонная система использует стандарты узкополосного сжатия голосовых данных, такие как разработанные комитетом ITU-T стандарты G.729 и G.729a, требующие всего 11,2 Кбит/с во время скачка количества передаваемых данных и минимума полосы пропускания в паузах. По мере развития и реализации новых стандартов приведенное значение будет уменьшаться. Передаваемые голосовые данные сначала преобразуются в цифровые с использованием открытых стандартов, затем упаковываются в небольшие пакеты, чтобы избежать задержек и потери синхронизации.
Задержки и неустойчивая синхронизация
Задержка (delay) возникает в том случае, когда пакету требуется слишком большое время для прибытия на конечный пункт; абонент на другом конце соединения может воспринимать подобные паузы как молчание собеседника. Неустойчивая синхронизация (jitter) возникает в том случае, когда пакеты прибывают в точку назначения с различным временем задержки. Задержка является нормальным явлением, а пропадание синхронизации раздражает. Задержки и неустойчивая синхронизация являются обычным явлением в традиционных сетях и для их уменьшения предпринимаются специальные меры. В частности, для уменьшения вероятности срыва синхронизации в коммутаторы встраиваются специальные буферы, которые при необходимости накапливают достаточное для восстановления синхронизации количество бит. Инженерная структура сети выбирается таким образом, чтобы задержки не ухудшали качество связи (например, в спутниковой связи на пути от одного конца сети к другому используется несколько переходов). Задержки и проблемы синхронизации подробно рассмотрены в главе 3 настоящей книги, а наиболее полно проанализированы в книге издательства Cisco Press Voice over IP Fundamentals. Для того чтобы избежать задержек и неустойчивой синхронизации, используются различные средства технологии качества обслуживания (QoS); подробнее они будут рассмотрены в главе 10 “Конфигурирование маршрутизаторов доступа Cisco в сети VoIP”.
Кроме перечисленных методов можно использовать непосредственную передачу данных на 2-м уровне модели OSI без использования преимуществ протокола IP. Сжатие и инкапсуляция происходят так же, как и при использовании вышеупомянутого протокола; отличаются только уровень инкапсуляции и специальные механизмы, используемые для обеспечения качества обслуживания.
Независимо от уровня, на котором происходит обработка данных, для обеспечения качества обслуживания используются одни и те же принципы инкапсуляции, фрагментации и установки очередности пакетов.
Стандарты на передачу служебных сигналов
В традиционной телефонной системе имеется несколько видов стандартов на передачу сигналов. Любая новая система передачи голоса должна быть совместима с уже существующей для обеспечения возможности взаимодействия старых и новых сетей. Современная система должна также обеспечивать основанные на открытых стандартах устройства и технологии, спроектированные для работы в сетях протокола IP. Существует несколько предназначенных для этого протоколов: стандарты комитета 1TU-T — протокол Н.232, протоколы группы IETF — протокол управления шлюза-носителя (Media Gateway Control Protocol — MGCP) и протокол открытия сеанса связи (Session Initiation Protoc — SIP). Более подробно указанные выше протоколы рассмотрены в главе 10. В современных сетях поддерживаются также традиционные протоколы и их стандарты, такие как ITU-T Q.931 и ITU-T Q.700 (Common Channel Signaling System 7 или просто SS7). Соединения между устаревшими абонентскими устройствами мини-АТС (Private Branch eXchange, или РВХ) осуществлялись посредством связующих линий (tie-lines), использующих сигналы стандарта Е&М, который до сих пор поддерживается некоторыми устройствами Cisco. Кроме того, существуют протоколы, позволяющие передавать служебные сигналы между традиционными системами, такими как QSIG, разработанной Европейской ассоциацией производителей компьютеров (European Computer Manufacturers Association — ECMA). Данная система основана на протоколе ITU-T Q.931. QSIG кратко рассматривается в главе 12 “Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС”; более подробное описание этого протокола можно найти в книге Voice over IP Fundamentals. Корпорацией British Telecommunications (ВТ) в 1980-х годах был разработан собственный протокол для соединений между устройствами миниАТС (РВХ), известный как стандарт на передачу сигналов цифровых частных сетей (Digital Private Network Signaling System — DPNSS), который в настоящее время во многих случаях заменяется протоколом QSIG.
Роль корпорации Cisco в создании сетей нового поколения
Корпорация Cisco внесла свой вклад в несколько направлений развития современных телефонных коммуникаций. Она является крупным производителем оборудования, а также играет активную роль в деятельности многих организаций, разрабатывающих современные стандарты. Корпорация Cisco производит оборудование, которое используется на трех уровнях рассмотренной ранее модели, применяемой при создании сетей. В настоящем разделе рассматриваются реализуемые корпорацией технологии, их место в рассмотренной модели проектирования и взгляд на них глазами пользователя.
Роль корпорации Cisco в современном сетевом проектировании
Вспомним обсуждавшуюся ранее модель сети, имеющую три уровня: уровень доступа, уровень распределения и базовый уровень. Каждый из них играет определенную роль в современных сетях.
Уровень доступа
Уровень доступа обеспечивает пользователю вход в сеть. На этом уровне может использоваться технология, объединяющая традиционную телефонию, как, например, подключение к устаревшему абонентскому коммутатору или непосредственно к телефонной трубке, и современную технологию, основанную на открытых стандартах, как, например, устройство Cisco-телефонии для протокола IP, устройство SoftPhone, а также любое другое телефонное устройство, основанное на открытых стандартах. Наряду с аппаратными решениями это могут быть также программные средства совместной работы, такие как NetMeeting компании Microsoft или другие аналогичные, позволяющие одновременно передавать голосовые и видеоданные, а также выполнять функции электронного бюллетеня.
Объединение с устройствами традиционной телефонии
Оборудование Cisco объединяет в себе традиционные телефонные устройства с интерфейсами для устройств, использующих каналы и технологии Tl/El, ISDN, соединения FXO/FXC или связующие линии между абонентскими устройствами (РВХ), которые используют интерфейс Е&М. Перечисленные выше интерфейсы достались в наследство от использовавшейся более ста лет аналоговой телефонии. Устройства доступа, такие как Cisco 2610, могут иметь подсоединенные непосредственно к ним телефонные аппараты, которые позволяют позвонить из одной точки мира в другую; кроме того, они могут содержать интерфейс для подключения к локальной телефонной станции предприятия для обеспечения доступа к общегородской телефонной сети.
Современная телефония
Современные сетевые устройства, такие как IP-телефон, функционируют точно так же, как клиент DHCP: или устройство запрашивает динамический IP-адрес, или при необходимости ему задается статическая конфигурация с постоянным IP-адресом. Во всех случаях подобные устройства используют стандарты IETF и ITU-T для легко и быстро реализуемого решения проблемы. Сетевые устройства подсоединяются непосредственно к коммутатору и могут даже получать от него силовое питание. Такая конфигурация, полностью замкнутая на протокол IP, обеспечивает большую гибкость и структуризацию служб управления, определения стратегии, качества обслуживания и обеспечения безопасности во всей сети.
Уровень распределения
Уровень распределения является той точкой в сети, в которой могут быть реализованы службы политик безопасности, качества обслуживания и многие другие. Обычно на данном уровне используются маршрутизаторы Cisco или коммутаторы Catalyst со встроенными средствами маршрутизации, которые перенаправляют пакеты к месту их
назначения. При необходимости приоритет класса обслуживания (class of service — CoS) на уровне распределения для приложения или сессии может быть изменен на другой, более подходящий для обеспечения необходимого качества обслуживания, которое необходимо для работы в реальном времени. Такие средства, как произвольное раннее обнаружение (Random Early Detection — RED), взвешенное произвольное раннее обнаружение (Weighted RED — WRED), а также другие разновидности RED могут быть использованы для подавления отказоустойчивых протоколов, таких как HTTP, с целью обеспечения достаточной полосы пропускания для голосовых и видеоданных.
Базовый уровень
Основной функцией базового уровня является как можно более быстрая отправка пакетов. На этом уровне обычно работают коммутаторы Catalyst, устройства GSR и LS1O1O— в зависимости от размера сети, ее сложности и скорости работы уровня распределения, чтобы обеспечить как можно более производительную коммутацию пакетов. Базовый уровень провайдера или очень большого предприятия обычно разрабатывается с использованием коммутаторов серий 1GX, MGX и/или ВРХ.
Роль Cisco с точки зрения пользователя
Потребителю коммуникационных услуг необходимо разбираться не только в базовых сведениях о структуре сети, которые приведены выше, но и в конкретных специфических устройствах и приложениях. Тип предоставляемых услуг определяет, какое оборудование корпорации Cisco требуется разместить в сети.
Телефонная связь на уровне предприятия
Телефонная связь на уровне предприятия может рассматриваться как сугубо внутренняя система. Предположим, например, что компания Widget решила сократить расходы на разговоры между дистанционными офисами. Данная организация также хочет иметь объединенную систему сообщений и возможность проводить видеоконференции и онлайновое обучение. Такой потребитель захочет реализовать соответствующую технологию доступа, которая может сосуществовать с традиционным оборудованием, или перейти на новую современную технологию. При этом может потребоваться реструктуризация сети пользователя на уровне распределения и базовом, в зависимости от того, как спроектирована существующая сеть предприятия.
Телефонная сеть провайдера услуг
Многие провайдеры услуг переходят на технологию AW1D, заменяя таким образом устаревшее оборудование потребителя, которое ограничивает коммерческую гибкость системы. Корпорация Cisco предлагает большой выбор оборудования, которое мы еще не рассматривали или лишь кратко упоминали. Кроме уже упоминавшихся устройств, к сетям нового поколения также можно отнести маршрутизаторы, осуществляющие интерактивный голосовой отклик (interactive voice response — IVR) и позволяющие контролировать доступ с помощью служб TACACS+ или RADIUS для оплаченных заранее междугородных переговоров. В расширенный список оборудования корпорации Cisco можно включить также магистральные коммутаторы, такие как 1GX, ВРХ и MGX. Данные устройства предоставляют возможность одновременно передавать голосовые, видеопотоки и обычные данные, используя в качестве транспортного средства протокол ATM
со скоростями интерфейсов вплоть до каналов ОС-12 (622 Мбит/с) и с аппаратными скоростями коммутации в диапазоне нескольких гигабитов.
Резюме
В данной главе была кратко изложена история сетей для передачи голоса и сетей для передачи обычных компьютерных данных. Первоначально такие сети представляли собой полностью обособленные объекты, позднее использовался совместный канал с раздельными полосами пропускания, а в настоящее время происходит переход к их полному слиянию в одну сеть. В течение многих лет использовались различные технологии и стратегии проектирования, которые впоследствии привели к созданию современной трехуровневой иерархической модели проектирования. Традиционная сеть строилась на выделенных линиях и индивидуальных протоколах; сеть нового поколения строится на совместном использовании или полном слиянии технологий и базируется на открытых стандартах. Подобные стандарты включают в себя существовавшие ранее с целью обеспечения совместимости с устаревшим оборудованием и различными технологиями для плавного перехода на оборудование нового поколения. Корпорация Cisco Systems предоставляет широкий выбор устройств всех трех уровней (от уровня доступа до базового) для удовлетворения потребностей предприятий и провайдеров услуг.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Назовите три компонента сети с выделенной линией.
Назовите два типа сетей с выделенными линиями.
Назовите три уровня модели сети Cisco и кратко опишите их функции.
В чем состоят основные достоинства сети с использованием структуры AWID?
Какой стандарт 1TU-T используется для сжатия голосовых данных?
Какие два сегмента коммерческих рынков могут выиграть от внедрения технологии AWID?
В этой главе..
Рассмотрены операции, осуществляемые при телефонном вызове.
Описаны детали и узлы телефонного аппарата.
Описаны типы аналоговых сигналов и приведены примеры их использования.
Описаны типы коммутаторов, их назначение и места размещения.
Описано явление телефонного эха, причины возникновения и способы его устранения.
ГлаваГлава22
Глава
Глава
2
2
Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных
Голосовые сообщения могут быть переданы по традиционным телефонным сетям с помощью двух методов: в виде аналогового или цифрового сигнала. Данная глава посвящена основам аналоговой телефонной связи, в рамках которой подробно рассмотрены темы, которые перечислены ниже.
Операции, выполняемые при телефонном вызове.
Детали и компоненты телефонного аппарата.
Телефонный стандарт передачи сигналов.
Локальная абонентская цепь, коммутаторы и магистральные каналы.
Переход от двухпроводной линии к четырехпроводной и явление телефонного эха.
В настоящей главе также кратко рассматривается устройство стандартного телефонного аппарата и его составляющие, описываются типы аналоговых телефонных линий, функции коммутаторов, типы магистральных каналов и стандарты передачи сигналов в магистральных соединениях. Эволюция цифровой телефонной технологии подробно рассмотрена в главе 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса”.
Данная глава познакомит читателя с принципами размещения различных компонентов телефонной сети и протоколов, используемых для осуществления коммуникации.
Установление и разрыв телефонного соединения
Для того чтобы понять, что происходит при установлении телефонного соединения, рассмотрим поэтапно действия, которые выполняются в обычной телефонной сети. При вызове абонента происходят события, которые подробно проиллюстрированы на рис. 2.1.
ВызывающаяВызывающаясторонасторонаВызывающаяВызывающаяТелефоннаяТелефоннаястанциястанцияАктивный режимАктивный режимАдрес (DTMF)Адрес (DTMF)Режим ожиданияРежим ожиданияАктивный режим Тональный сигнал вызова350и 400 ГцАктивный режим Тональный сигнал вызова350и 400 ГцЛокальная цепьЛокальная цепьсторонасторонаМагистральМагистральТелефоннаяТелефоннаястанциястанцияЛокальная у^Я цёпьТ^ЬЗ^Локальная у^Я цёпьТ^ЬЗ^Режим ожиданияРежим ожиданияОбрыв тонального сигнала вызоваОбрыв тонального сигнала вызоваРежим ожиданияРежим ожиданияРазрыв соединенияРазрыв соединенияАктивное состояние ("мерцание").АдресТональный сигнал вызова (480 Гц)Активное состояние (ответ)Активное состояние ("мерцание").АдресТональный сигнал вызова (480 Гц)Активное состояние (ответ)66Эо)Эо)Звонок (20 Гц) Активное <(?) состояние (ответ) Окончание звонкаЗвонок (20 Гц) Активное <(?) состояние (ответ) Окончание звонкаРежим ожиданияРежим ожидания
Вызывающая
Вызывающая
сторона
сторона
Вызывающая
Вызывающая
Телефонная
Телефонная
станция
станция
Активный режим
Активный режим
Адрес (DTMF)
Адрес (DTMF)
Режим ожидания
Режим ожидания
Активный режим Тональный сигнал вызова350и 400 Гц
Активный режим Тональный сигнал вызова350и 400 Гц
Локальная цепь
Локальная цепь
сторона
сторона
Магистраль
Магистраль
Телефонная
Телефонная
станция
станция
Локальная у^Я цёпьТ^ЬЗ^
Локальная у^Я цёпьТ^ЬЗ^
Режим ожидания
Режим ожидания
Обрыв тонального сигнала вызова
Обрыв тонального сигнала вызова
Режим ожидания
Режим ожидания
Разрыв соединения
Разрыв соединения
Активное состояние ("мерцание").
Адрес
Тональный сигнал вызова (480 Гц)
Активное состояние (ответ)
Активное состояние ("мерцание").
Адрес
Тональный сигнал вызова (480 Гц)
Активное состояние (ответ)
6
6
Эо)
Эо)
Звонок (20 Гц) Активное <(?) состояние (ответ) Окончание звонка
Звонок (20 Гц) Активное <(?) состояние (ответ) Окончание звонка
Режим ожидания
Режим ожидания
Рис. 2.1. Установление и разрыв телефонного соединения
Внимание!
В приведенном примере использованы только два коммутатора; при междугородном или международном звонке их может быть значительно больше. Приведенная иллюстрация, несомненно, не отображает все возможные случаи.
Изначально трубка лежит на рычаге, и телефон находится в режиме ожидания. Цепь проводов между локальным телефонным аппаратом и телефонной станцией (central office — СО) разомкнута. Часто используемым термином для такого состояния является “трубка на рычаге", или “трубка опущена", который описывает ситуацию, когда телефонная трубка не используется для разговора и лежит или висит на рычаге.
Поднятие трубки с рычага для установки соединения вызывает замыкание цепи, по которой при этом начинает протекать электрический ток.
Коммутатор обнаруживает наличие тока в цепи и посылает сигнал ответа станции1, который носит сугубо информационный характер и не является обязательным. В специализированных коммерческих приложениях (например, при проверке кредитной карточки) для уменьшения времени установления соединения такой сигнал может отсутствовать.
Звонящий запрашивает соединение с конкретным адресом, набирая цифры телефонного номера. Обычно для этого, в зависимости от типа аппарата, набираются цифры на поворотном диске или нажимаются кнопки. Цифры номера передаются дальше, непосредственно в телефонный коммутатор, который оп-
* Данный сигнал иногда называется “зуммер ”. — Прим. ред.
ределяет путь к пункту назначения или к оконечному коммутатору. Телефонный номер в формате Е.164 сектора стандартизации телекоммуникаций (Telecommunication Standardization Sector) Международного союза телекоммуникаций (International Telecommunication Union — 1TU-T) является эквивалентом IP-адреса и предоставляет сквозную адресацию.
После этого коммутатор, обрабатывающий исходящее соединение, захватывает магистраль, ведущую к соответствующему коммутатору пункта назначения. Процесс коммутации происходит внутри телефонной сети. Коммутатор исходящего звонка, или запрашивающее устройство (в аналоговой технологии), передает напряжение электрического сигнала по аналоговой линии для того, чтобы показать, что он запрашивает обслуживание со стороны магистрали. В цифровой технологии напряжение моделируется сигнальными битами. В современной цифровой сети, использующей протоколы стандарта SS7 (Signaling System 7), сигнальный диалог осуществляется иным, более сложным способом.
В некоторых случаях коммутатор назначения отправляет назад запрашивающему коммутатору сигнал подтверждения того, что магистраль зарезервирована и готова к работе. Однако иногда сигнал о готовности не отправляется. Коммутатор исходящего сигнала можно запрограммировать на отложенную передачу (delay start) или на немедленную передачу (immediate start). Если оказывается, что доступных магистралей нет, коммутатор отправляет вызывающему абонешу специальный сигнал, который будет рассмотрен ниже в этой главе. В остальных случаях (как было описано в предыдущем пункте) обычно используются стандарты передачи сигналов протокола SS7 для установления соединения.
Коммутатор исходящего звонка передает адрес точки назначения (телефонный номер) оконечному коммутатору.
Оконечный коммутатор передает сигналы вызываемому абоненту путем подачи соответствующего напряжения на устройство звонка. Кроме того, он посылает сигнал запрашивающему коммутатору о том, что локальная телефонная цепь была занята для осуществления вызова. Для этого передается так называемый сигнал “обратного вызова”, который извещает вызывающего абонента об установлении соединения, например посредством длинных гудков. Описанная выше ситуация с передачей встречного сигнала в момент вызова характерна для сетей стандарта SS7. Сигнал обратного вызова необходим исключительно для удобства пользователя. Некоторые линии сконфигурированы таким образом, что такой сигнал не используется для того, чтобы уменьшить время телефонного вызова установления соединения. Подобная конфигурация распространена в оборудовании, обрабатывающем транзакции по кредитной карточке. В том случае, когда линия точки вызова занята, оконечный коммутатор сигнализирует об этом коммутатору исходящего звонка, который, в свою очередь, посылает нормальный сигнал “занято” абоненту, независимо от своих настроек.
Подняв телефонную трубку, вызываемый абонент переводит линию в активное состояние (off-hook), и по его локальной телефонной цепи начинает протекать ток. В данный момент абоненты соединены сквозным каналом, и оконечный коммутатор сигнализирует о поднятии трубки коммутатору исходящего звонка.
После того как соединение установлено, коммутатор получателя прекращает посылать обратный сигнал и разговор может происходить без помех.
После окончания разговора на обоих концах линии абоненты вешают телефонные трубки, и локальные телефонные цепи опять переходят в режим ожидания (on-hook state).
В аналоговой технологии коммутатор исходящего звонка прекращает подачу напряжения в магистральный канал, на основании чего оконечный коммутатор освобождает магистраль.
Как следует из рассмотренного выше, даже простой телефонный разговор внутри города состоит из нескольких этапов. На рис. 2.1 показаны три различных вида стандартов передачи сигналов:
стандартные сигналы локальной абонентской цепи вызывающей стороны;
стандарт обмена сигналами между коммутаторами;
стандартные сигналы локальной абонентской цепи вызываемой стороны.
В следующих ниже разделах описано конфигурирование стандартов передачи как для локальной цепи абонента, так и для магистрали.
Детали и узлы телефонного аппарата
Самый миниатюрный телефонный аппарат содержит несколько обязательных узлов, которые используются для осуществления вызова. Они показаны на рис. 2.2 и описаны ниже.
ТелефонТелефонРис. 2.2. Детали и узлы телефонного аппаратаРис. 2.2. Детали и узлы телефонного аппаратаКоммутаторКоммутаторЗвонокЗвонок'Двухпроводная' локальная'Двухпроводная' локальнаятелефонной компаниителефонной компании
Телефон
Телефон
Рис. 2.2. Детали и узлы телефонного аппарата
Рис. 2.2. Детали и узлы телефонного аппарата
Коммутатор
Коммутатор
Звонок
Звонок
'Двухпроводная
' локальная
'Двухпроводная
' локальная
телефонной компании
телефонной компании
Телефонная трубка — это та часть телефонного аппарата, которую пользователь держит в руке и использует для того, чтобы говорить в нее и слушать речь собеседника. Возможна также и другая конструкция, когда телефонная трубка “встроена” в наушники с выносным микрофоном (они предназначены для тех, кому приходится много говорить по телефону, или для пользователей, которым необходимо, чтобы руки были свободны во время телефонного разговора). Внутри трубки находятся приемник и передатчик. Пользователь говорит в передатчик и слушает своего собеседника через приемник.
Рычажный переключатель — разновидность выключателя, который размыкает цепь, когда трубка опушена (или лежит на рычаге). Когда абонент снимает трубку, выключатель срабатывает. При этом телефонная цепь замыкается, и через телефонный аппарат начинает протекать ток. Если трубку положить на рычаг, протекание тока прекращается.
Гибридный преобразователь от двух проводов к четырем. Две пары проводов, одна от передатчика, другая от приемника, подключены к гибридному преобразователю, который осуществляет соединение между четырехпроводной телефонной трубкой и двумя проводами локальной телефонной цепи. Такой преобразователь представляет собой коммуникационный мост между телефонным аппаратом и двухпроводным кабелем, ведущим к телефонной станции.
Дополнительная цепь — специальное дублирующее соединение, позволяющее частично прослушивать собственную речь через динамик или наушник, чтобы оценить громкость разговора.
Устройство набора номера — кнопочная панель или поворотный диск, служащий для набора телефонного номера. Когда абонент нажимает клавиши на панели или поворачивает диск телефонного аппарата при поднятой телефонной трубке, на телефонную станцию поступают сигналы, указывающие местонахождение необходимой точки вызова. Отметим, что для большей гибкости многие аппараты с кнопочной панелью имеют переключатель режимов, позволяющий использовать как тоновый, так и импульсный набор.
Звонок. Когда на коммутатор телефонной станции поступает вызов, он уведомляет о входящем звонке абонента путем подачи переменного тока на провода, ведущие к вызываемому телефонному аппарату. Такое напряжение вызывает включение специального устройства, называемого звонком, который издает звенящий звук. В режиме ожидания (когда трубка лежит на рычаге) специальное устройство, называемое конденсатором, предотвращает срабатывание цепи от постоянного тока тонового напряжения.
Стандарты на передачу сигналов
В телефонных сетях используется несколько стандартов передачи сигналов. В следующем разделе описаны общие типы стандартов, которые встречаются при конфигурировании операционной системы Cisco IOS для служб передачи голоса. Обычно стандарты подразделяются на классы в соответствии с двумя зонами:
зона абонентской линии — часть цепи, где осуществляется передача стандартных или управляющих сигналов между устройством абонента и коммутатором АТС;
зона магистрали — часть цепи, где используются стандарты на передачу сигналов между телефонными коммутаторами.
Ниже будут обсуждаться следующие основные типы сигналов:
контрольные сигналы (supervisory), используемые для уведомления о состоянии линии;
сигналы стандартов адресации (address), которые используются для кодирования адреса вызова;
информационные сигналы (informational), используемые для предоставления информации пользователям телефонной системы.
Стандарт передачи контрольных сигналов
Контрольные сигналы используются для сообщений об изменениях состояния телефонной сети. Данный тип сигналов применяется для установки и разрыва соединения, сообщений об активном или ждущем режиме телефонной линии и о том, что линия или магистраль занята. В следующих разделах рассмотрены различные примеры стандартов контрольных сигналов.
Активный и ждущий режим
Выше, в разделе “Установление и разрыв телефонного соединения", описано, каким образом телефонный аппарат переходит из режима ожидания в активный и наоборот. Точно такие же состояния характерны для локальной телефонной цепи; контрольные сигналы в такой цепи необходимы для того, чтобы охарактеризовать состояние телефонной сети и происходящие в ней изменения.
Захват локальной телефонной линии
Ранее соединение между телефонной станцией и телефонным аппаратом было названо локальной цепью (local loop). Существуют два основных типа сигналов, используемых для уведомлений об изменении состояния цепи: стандарт на передачу управляющих сигналов с заземлением и стандарт на передачу управляющих сигналов по шлейфу.
Стандарт передачи управляющих сигналов по шлейфу
Передачу управляющих и информационных сигналов по шлейфу можно кратко описать в виде последовательности этапов, которые перечислены ниже.
Когда линия находится в ждущем состоянии, телефонный аппарат или миниАТС размыкают двухпроводное соединение телефонной линии. Сигнальный контакт аккумулятора телефонной станции замыкается на контакт звонка, а контакт “земля" — на провод заземления, хотя полярность в аналоговой телефонии обычно не имеет значения.
После поднятия телефонной трубки для совершения звонка коммутатор переходит в активное состояние, локальная телефонная цепь замыкается и по ней протекает ток. Телефонная станция обнаруживает наличие тока и возвращает сигнал ответа, или зуммер.
Если телефонный аппарат звенит, это означает, что телефонная станция подает колоколоподобное напряжение звонка, суммируя его с напряжением -48 В источника питания постоянного напряжения, в результате чего генератор звонка оповещает о поступившем вызове. Когда телефон или мини-АТС отвечает на вызов, замыкая телефонную цепь, телефонная станция прекращает подачу напряжения для звонка.
На рис. 2.3 приведены четыре примера использования рассматриваемого стандарта сигналов. На рис. 2.3,а показано нормальное состояние ожидания. Напряжение -48 В постоянного тока аккумулятора на телефонной станции или на коммутаторе обеспечивает силовое напряжение для тона ответа станции (непрерывного гудка). Генератор звонка
обеспечивает подачу переменного тока для звонка. Со стороны телефона или мини-АТС (РВХ) цепь разомкнута, указывая на то, что линия находится в режиме ожидания.
а. Режим ожиданияа. Режим ожиданияТелефонная станцияТелефонная станцияТелефон, мини-АТСТелефон, мини-АТС
а. Режим ожидания
а. Режим ожидания
Телефонная станция
Телефонная станция
Телефон, мини-АТС
Телефон, мини-АТС
б. Захват линии телефоном или мини-АТС (активное состояние)
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
в. Захват линии телефонной станцией
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
или модуль FXS_или модуль FXO
шлеиц.
= 1 =
Т
Генератор напряжения звонка
1
-48 В аккумулятора
Звонок
г. Установленное соединение (активное состояние)г. Установленное соединение (активное состояние)Телефон, мини-АТСТелефон, мини-АТСТелефонная станцияТелефонная станцияРис. 2.3. Различные этапы процесса вызова абонентаРис. 2.3. Различные этапы процесса вызова абонента
г. Установленное соединение (активное состояние)
г. Установленное соединение (активное состояние)
Телефон, мини-АТС
Телефон, мини-АТС
Телефонная станция
Телефонная станция
Рис. 2.3. Различные этапы процесса вызова абонента
Рис. 2.3. Различные этапы процесса вызова абонента
На рис. 2.3,6 цепь со стороны телефонного аппарата или мини-АТС замкнута. При этом телефон находится в активном состоянии. От телефонной станции протекает постоянный ток, обеспечивая подачу сигнала ответа станции (непрерывный гудок).
На рис. 2.3,в показано, как телефонная станция занимает (буквально “захватывает") линию. Телефонная станция сообщает о захвате линии посредством подачи в линию напряжения звонка, поэтому цепь звонка получает достаточно мощный сигнал. На телефоне раздается звонок, после чего вызываемый абонент снимает трубку и отвечает на звонок абонента. На рис. 2.3,г показан ответный сигнал телефонного аппарата и переход в активное состояние. Важно помнить, что в рассматриваемой конфигурации телефонная станция не может вызвать замыкание электрической цепи на другом конце линии. Она может заставить телефон зазвонить, но не может заставить кого-либо поднять трубку. Аналогичным образом телефонная станция не может заставить абонента прекратить разговор. Вследствие этого могут возникнуть сложности при эмуляции магистрального протокола для соединения двух телефонных коммутирующих устройства, таких как мини-АТС (РВХ), коммутатор или маршрутизатор.
Рассмотренный выше метод использования контрольных сигналов не приемлем для крупных магистралей, поскольку в нем возможен захват магистрали одновременно с обеих сторон. Такая проблема известна как “мгновенное соединение" (glare). Данное явление может иногда происходить на домашнем телефоне, когда вы поднимаете телефонную трубку, чтобы позвонить, и сразу слышите голос вашего абонента, это значит, что произошло мгновенное соединение — вы подняли трубку в момент соединения вашего собеседника.
Частные случаи “мгновенного соединения” не являются серьезной проблемой, однако становятся таковыми при использовании большого количества телефонов. Методы передачи служебных сигналов, обнаруживающие захват канала или магистрали с двух сторон, помогают решить рассмотренную проблему.
Стандарт передачи управляющих сигналов с использованием заземления
Стандарт передачи управляющих сигналов с заземлением представляет собой модификацию уже рассмотренного выше метода передачи сигналов по шлейфу, однако устраняет возможность “мгновенного соединения". Такая проблема решается путем обнаружения тока на обоих концах цени. Для абонентских линий можно использовать сигналы управления на шлейфе, однако для магистралей с большой пропускной способностью предпочтительнее использовать сигналы контакта заземления.
Телефонная линия может находиться в одном из следующих состояний:
режим ожидания (трубка лежит на рычаге);
линия захвачена мини-АТС или телефоном (активный режим);
линия занята телефонной станцией (происходит разговор).
Общая картина происходящего при использовании передачи управляющих сигналов с заземлением показана на рис. 2.4.
Когда телефонная линия находится в режиме ожидания (см. рис. 2,4а), мими- АТС проверяет, замкнут или нет сигнальный провод на “землю".
После поднятия трубки с рычага мини-АТС заземляет контакт звонка. Телефонная станция (АТС) обнаруживает наличие “заземления" звонка и заземляет второй контакт тоже на “землю" (см. рис. 2.4,6).
Мини-АТС обнаруживает заземление контакта “земли" со стороны телефонной станции (АТС), замыкает двухпроводную цепь и отключает “землю" звонка (см. рис. 2.4,в).
а. Режим ожидания при использовании цепи заземленияа. Режим ожидания при использовании цепи заземленияТелефонная станцияТелефон, мини-АТСТелефонная станцияТелефон, мини-АТСб. Захват линии мини-АТС (первая стадия)б. Захват линии мини-АТС (первая стадия)Телефонная станцияТелефон, мини-АТСТелефонная станцияТелефон, мини-АТСв. Захват линии мини-АТС (вторая стадия)в. Захват линии мини-АТС (вторая стадия)Телефонная станция или модуль FXSТелефонная станция или модуль FXSГенератор।напряжения-48 Взвонка аккумулятораГенератор।напряжения-48 Взвонка аккумулятораШлейфШлейфТелефон, мини-АТСили модуль FXO"Детекторзаземления шлейфаТелефон, мини-АТСили модуль FXO"Детекторзаземления шлейфаЗвонокЗвонокг. Захват линии телефонной станцией (первая стадия)г. Захват линии телефонной станцией (первая стадия)Телефон, мини-АТСТелефон, мини-АТСТелефонная станцияТелефонная станцияРис. 2.4. Различные стадии передачи управляющих сигналов с заземлениемРис. 2.4. Различные стадии передачи управляющих сигналов с заземлением
а. Режим ожидания при использовании цепи заземления
а. Режим ожидания при использовании цепи заземления
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
б. Захват линии мини-АТС (первая стадия)
б. Захват линии мини-АТС (первая стадия)
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
Телефонная станцияТелефон, мини-АТС
в. Захват линии мини-АТС (вторая стадия)
в. Захват линии мини-АТС (вторая стадия)
Телефонная станция или модуль FXS
Телефонная станция или модуль FXS
Генератор।
напряжения-48 В
звонка аккумулятора
Генератор।
напряжения-48 В
звонка аккумулятора
Шлейф
Шлейф
Телефон, мини-АТСили модуль FXO
"Детектор
заземления шлейфа
Телефон, мини-АТСили модуль FXO
"Детектор
заземления шлейфа
Звонок
Звонок
г. Захват линии телефонной станцией (первая стадия)
г. Захват линии телефонной станцией (первая стадия)
Телефон, мини-АТС
Телефон, мини-АТС
Телефонная станция
Телефонная станция
Рис. 2.4. Различные стадии передачи управляющих сигналов с заземлением
Рис. 2.4. Различные стадии передачи управляющих сигналов с заземлением
Если на ваш телефонный аппарат поступает вызов, то телефонная станция заземляет контакт заземления и подает переменное напряжение звонка, суммируя его с постоянным напряжением сигнала ответа станции от аккумулятора (см. рис. 2.4,г). Мини-АТС должна обнаружить захват линии в течение 100 мс. После этого проверяются условие наличия заземления и присутствия напряжения звонка, после чего
мини-АТС замыкает цепь абонентской линии и отключает “землю" звонка (см. рис. 2.4,е.). На последнем этапе телефонная станция обнаруживает постоянный ток в цепи и отключает “землю" звонка (см. рис.2.4,ж).
Стандарт Е&М
Аббревиатура Е&М — от английского Earth and Mouth (прием и передача) — обозначает систему стандартных сигналов, разработанную для соединения локальных АТС через открытую коммутируемую телефонную сеть (Public Switched Telephone Network — PSTN) или выделенную линию. Технология Е&М может быть реализована тремя различными способами, которые обсуждаются ниже. Каналы Е&М-линии также называются “абонентскими линиями", поскольку наиболее часто они используются для соединения двух мини-АТС учреждения (РВХ).
Интерфейс стандарта Е&М
Стандарт Е&М использует интерфейс с восемью проводами, из которых используются по меньшей мере шесть. Для передачи контрольных и информационных сигналов могут быть задействованы четыре провода, оставшиеся используются для двух- или четырехпроводного соединения, обеспечивающего разговор. Различные комбинации управляющих сигналов и количество используемых для их передачи контактов определяются в нескольких различных типах интерфейсов Е&М, которые подробно обсуждаются ниже. Основные операции, выполняемые интерфейсом Е&М (на рис. 2.5 изображен интерфейс Е&М, а также голосовой маршрутизатор Cisco, подсоединенный к мини-АТС), перечислены ниже.
-48 Ваккумулятора
Вольт = устройство активноВольт = устройство активно4проводааудио-канала4проводааудио-каналаДетектор токаконтакта МДетектор токаконтакта МВВJJ— Контакт 8= провод SG —— Контакт 8= провод SG —— Контакт 7= провод Е— Контакт 7= провод Е4 — Контакт 6= провод Т4 — Контакт 6= провод Т55JJРРааМини-АТСпроверяетналичиетока вконтактеЕМини-АТСпроверяетналичиетока вконтактеЕ— Контакт 5= провод Т1— Контакт 5= провод Т1— Контакт 4= провод В1— Контакт 4= провод В1а — Контакт 3= провод Ва — Контакт 3= провод Вс — Контакт 2= провод Мс — Контакт 2= провод Мк — Контакт 1 = провод SB —к — Контакт 1 = провод SB —ззееммМини-АТСсообщаетобактивномсостоянииМини-АТСсообщаетобактивномсостоянии
Вольт = устройство активно
Вольт = устройство активно
4проводааудио-канала
4проводааудио-канала
Детектор токаконтакта М
Детектор токаконтакта М
В
В
J
J
— Контакт 8= провод SG —
— Контакт 8= провод SG —
— Контакт 7= провод Е
— Контакт 7= провод Е
4 — Контакт 6= провод Т
4 — Контакт 6= провод Т
5
5
J
J
Р
Р
а
а
Мини-АТСпроверяетналичиетока вконтактеЕ
Мини-АТСпроверяетналичиетока вконтактеЕ
— Контакт 5= провод Т1
— Контакт 5= провод Т1
— Контакт 4= провод В1
— Контакт 4= провод В1
а — Контакт 3= провод В
а — Контакт 3= провод В
с — Контакт 2= провод М
с — Контакт 2= провод М
к — Контакт 1 = провод SB —
к — Контакт 1 = провод SB —
з
з
е
е
м
м
Мини-АТСсообщаетобактивномсостоянии
Мини-АТСсообщаетобактивномсостоянии
Рис. 2.5. Интерфейс Е&М и его контактные соединения
На маршрутизатор поступает сигнал, который необходимо передать на миниАТС. Для того чтобы зарезервировать или захватить контакты Е&М, маршрутизатор подает напряжение на контакт Е.
После обнаружения напряжения на контакте Е мини-АТС может проверить наличие сигнала передачи номера для того, чтобы сохранить его в буфере, а потом подать напряжение на контакт М для подтверждения готовности к приему сигнала и захватить магистраль. В некоторых случаях принимающее устройство не отсылает обратный сигнал готовности к приему.
Подобные действия осуществляются также в тех случаях, когда мини-АТС необходимо переадресовать вызов на маршрутизатор; в отличие от рассмотренного выше примера, АТС подает напряжение на контакт М, чтобы сообщить маршрутизатору о необходимости выделения линии, а маршрутизатор подает напряжение на контакт Е. В приведенном выше понимании интерфейс Е&М подобен соединению DTE/DCE.
Контакты интерфейса Е&М подробно описаны в табл. 2.1.
• Таблица 2.1. Контакты интерфейса Е&М
Контакт Описание
SG Контакт “земля"; в некоторых типах интерфейса Е&М используется как заземление для контакта Е
ЕПриемный контакт, обычно используемый для захвата магистрали
ТОбычный контакт; используется в качестве входного соединения при использо
вании для разговора четырех проводов
Ti Дополнительный обычный контакт; используется в качестве выходного соединения при использовании для разговора (от мини-АТС до маршрутизатора) двух или четырех проводов
Ri Дополнительный контакт звонка; используется в качестве выходного в двух- или четырехпроводном варианте интерфейса
R Контакт звонка; используется в качестве входного в двухпроводном варианте
М Приемный контакт; используется для захвата линии
SB Контакт аккумулятора для передачи служебных сигналов, в некоторых типах интерфейса Е&М; скоммутирован с контактом М
При установке оборудования стандарта Е&М рекомендуется внимательно ознакомиться с руководством. Стандарт Е&М, подобно интерфейсу EIA/TIA-232-F, определяет метод передачи сигналов специфического оборудования (ориентированного на работу с мини-АТС). Если же используется устройство другого типа, то на обоих концах линии может быть иное расположение контактов, при этом, если цепи окажутся незамкнутыми, передача данных будет невозможна.
Прерывистый сигнал готовности к набору номера
Мерцающий сигнал с использованием прерывистого тона является самым распространенным в стандарте Е&М типом управления при захвате магистрали. Его основная задача — обмен информацией на аппаратном уровне с целью убедиться в том, что принимающее устройство найдено и в состоянии обработать входящий адрес.
Ниже приведена последовательность событий, происходящих при использовании стандарта прерывистых сигналов (рис. 2.6).
После поднятии трубки с рычага телефонного аппарата устройство захватывает локальную телефонную линию.
После того как линия перешла в активное состояние, устройство коммутации (обычно мини-АТС) не сразу посылает сигнал готовности.
Вместо передачи сигнала ответа станция в течение некоторого времени находится в режиме ожидания.
Вызываемое устройство по истечении заранее заданного промежутка времени переключается на короткий срок в активный режим. В сигнализации рассматриваемого типа такой момент называется пульсацией, или “мерцанием".
Вызывающая сторона принимает сигнал пульсации и начинает передавать тон телефонного номера.
Местная мини-АТС
Рис. 2.6. Прерывистые сигналы стандарта Е&М
После анализа поступившего номера вызываемая сторона принимает решение о том, куда переключить вызов.
Вызываемая сторона отвечает вызывающему абоненту.
В процессе разговора удаленная мини-АТС подает напряжение на контакт М интерфейса.
Стандарт передачи управляющих сигналов с отложенным стартом
Стандарт передачи управляющих сигналов с отложенным стартом не дает какого-либо ответа вызывающему устройству от вызываемого. В основном варианте вызывающее устройство подает напряжение на контакт Е, ожидает в течение заданного периода времени, а потом начинает передавать цифры номера. Ниже приводится последовательность действий при передаче таких сигналов в конфигурации “маршрутизатор-мини-АТС":
В начале вызова инициирующий коммутатор подает напряжение на контакт Е.
Коммутатор исходящего звонка определяет статус сигнала удаленного коммутатора.
Коммутатор исходящего звонка ожидает, пока контроллер удаленного коммутатора на перейдет в режим ожидания, т.е. состояние, в котором на контакте М отсутствует ток.
Как только удаленный коммутатор перейдет в режим ожидания, коммутатор исходящего звонка начинает передавать цифры номера.
Стандарт передачи управляющих сигналов с немедленным стартом
Ниже приведено краткое описание событий, происходящих при использовании протокола немедленного старта линии.
Маршрутизатор вызываемой стороны захватывает сигнальный провод Е и переходит в активное состояние.
Вместо получения двойного подтверждения инициирующий маршрутизатор ожидает в течение заранее установленного времени, а после этого посылает цифры “вслепую". Коммутатор, устанавливающий исходящее соединение, переходит в активное состояние и поддерживает его в течение как минимум 150 мс, а затем начинает передавать цифры номера.
Удаленная мини-АТС посылает подтверждение вызывающей станции только после того, как абонентское устройство ответит на вызов, подав напряжение на контакт М.
Разрыв соединения в стандарте Е&М
В стандартах Е&М разрыв соединения происходит в тот момент, когда на вызываемом или вызывающем устройстве вешают трубку. В этот момент соответствующее устройство прекращает подачу напряжения на свой контакт Е. Когда устройство на другом конце обнаруживает, что на входящем контакте и линии Е ток отсутствует, оно прекращает подачу напряжения на соответствующий свой контакт М. Магистраль при этом становится доступной для других звонков (или освобождается).
Стандарт на передачу сигналов адреса
Телефонный номер представляет собой некоторый адрес необходимого абонента, и его формат задается стандартом ITU-T Е. 164. Существуют два основных метода передачи такого адреса с телефона абонента на коммутатор (на телефонную станцию, ми-
пи-АТС или на маршрутизатор Cisco с поддержкой передачи голоса): технология пульсового набора цифр номера и тоновый набор номера, как, например, двухтональный многочастотный набор (DTMF), который подробно описан ниже.
Импульсный набор номера
Несмотря на то что телефоны с поворотным диском можно считать устаревшими, большое их количество используется и до сих пор. Некоторые клавишные телефоны могут работать как в режиме импульсного набора цифр, так и в тоновом — DTMF. Когда абонент набирает номер, сигналы, соответствующие цифрам номера, должны генерироваться с определенной скоростью и временные промежутки между ними не должны превышать заданной величины. Каждый импульс состоит из пикового значения и паузы. Пауза соответствует промежутку времени, в течение которого цепь разомкнута. Пик соответствует периоду, в течение которого цепь замкнута. В США принято следующее соотношение: 60% времени соответствует паузам, 40% — пикам (рис. 2.7). Обычно передается около 10 импульсов в секунду, но частота следования пиков зависит от длительности импульса.
Активное Набор Промежуточные Следующая
Периодичность импульсов: 50 мс — 20 импульсов в секунду 100 мс — 10 импульсов в секунду
Рис. 2.7. Импульсный стандарт набора номера
Управляющее устройство внутри наборного диска телефонного аппарата контролирует частоту, с которой импульсы подаются в линию. В устаревших телефонах такое управляющее устройство — механическое, в более современных — электронная схема.
Тоновый набор номера (DTMF)
В современных кнопочных аппаратах для набора номера при вызове нажимают кнопки на панели. Каждая кнопка связана с определенным набором высоких и низких частот. Если представить себе панель кнопок телефона в виде таблицы, то каждая строка будет соответствовать определенной низкой частоте, а столбец будет связан с определенной высокой частотой. Комбинация двух тонов позволяет однозначно задать определенную цифру для телефонной станции, чем и объясняется название термина двухтональный многочастотный набор (Dual Tone Multifrequency — DTMF).
На рис. 2.8 приведены комбинации тонов, или частот, которые генерируются при нажатии кнопок телефонного аппарата.
94194113361477163323А56В89С0#D13361477163323А56В89С0#DМатрица частот DTMFМатрица частот DTMF1209697 11209697 1770 4770 4852 7852 7
941
941
1336
1477
1633
2
3
А
5
6
В
8
9
С
0
#
D
1336
1477
1633
2
3
А
5
6
В
8
9
С
0
#
D
Матрица частот DTMF
Матрица частот DTMF
1209
697 1
1209
697 1
770 4
770 4
852 7
852 7
Рис. 2.8. Матрица частот DTMF
Стандарт на передачу информационных сигналов
Информационными называются сигналы, используемые для предоставления информации пользователю телефонной системы, они не являются жизненно необходимыми для работы электрической сети телефонной системы, но если абонент не слышит телефонного звонка, то он не подозревает о необходимости поднять трубку. Информационные сигналы делятся на два подкласса: сигналы индикации процесса вызова и сигналы предупреждения. Сигналы индикации процесса вызова сообщают о событиях, происходящих в телефонной цепи при вызове абонента. Каждая комбинация тонов сообщает о различных событиях в процессе установления соединения. Предупреждающие сигналы предназначены для сообщения звонящему о статусе вызова или состоянии линии.
Ниже приведены сигналы индикации, описывающие процесс установления соединения.
Сигнал ответа станции — непрерывный тоновый сигнал, который свидетельствует о том, что телефонная компания готова принять вызов абонента.
Линия занята — сигнал, который подается, когда соединение не удается установить, поскольку телефон на удаленном конце уже используется.
Сигнал обратного вызова (ring-back) (от АТС или мини-АТС) — это сигнал, который слышит абонент, пытаясь дозвониться до кого-либо. Он свидетельствует о том, что телефонная компания устанавливает соединение.
Перегрузка канала — короткий сигнал, очень похожий на сигнал "линия занята”, который слышен при возникновении перегрузки междугородной телефонной линии. В такой ситуации вызов не может быть корректно обработан.
Изменение порядка вызовов — переупорядочивание или короткий сигнал занятости линии — иногда также называется “линия занята" или “переполнение канала" (вне США); такой сигнал подается, когда все местные телефонные линии заняты, что не позволяет обработать вызов. Данный тоновый сигнал часто перехватывается, и вместо него воспроизводится записанное объявление, объясняющее пользователю причину возникшей проблемы.
Ниже приведен набор предупреждающих сигналов.
Сигнал вызова — телефон звонит и сообщает абоненту о входящем вызове.
“Трубка снята с рычага" — если трубка снята, но в течение длительного периода абонент не набирает номер, телефонная компания уведомляет о необходимости положить трубку на рычаг.
“Номер не существует” — при попытке позвонить по несуществующему номеру телефонная компания иногда посылает данный сигнал, также упоминаемый как “неправильно набранный номер”.
Тон подтверждения — некоторые устройства используют сигнал подтверждения. Он сообщает, что телефонная станция устанавливает соединение, поскольку предпочтительнее во время установления соединения слышать мелодию вместо мертвой тишины.
Частоты рассмотренных выше сигналов (стандарты, используемые в США) приведены в табл. 2.2.
: Таблица 2.2. Различные этапы установления телефонного соединения и частоты сигналов индикации
Тон
Частота (Гц)
Время во включенном состоянии (с)
Время в выключенном состоянии (с)
Сигнал ответа станции
350 +
440
Непрерывный сигнал
Непрерывный сигнал
Линия занята
480 +
620
0,5
0,5
Обратный вызов для телефонной линии
440 +
480
2
4
Обратный вызов для мини-АТС
440 +
480
1
3
Перегрузка канала (междугородного)
480 +
620
0,2
0,3
Изменение порядка вызовов (перегрузка местных каналов)
480 +
620
0,3
0,2
“Трубка снята с рычага’’
1400
+ 2060 +2450+2600
0,1
0,1
Набранный номер не существует
От 200 до 400
Непрерывный тоновый сигнал
Непрерывный тоновый сигнал
Локальная телефонная цепь, коммутаторы АТС и магистральные каналы
В данном разделе рассматривается совокупность компонентов, которая образует замкнутую цепь от коммутатора телефонной станции до телефонной трубки абонента, а также коммутаторы, из которых состоит открытая телефонная сеть (PSTN) и магистральные соединения.
Локальная телефонная цепь
Локальная телефонная цепь (local loop) состоит из медных проводов, которые соединяют коммутатор АТС с оборудованием абонента. Сам термин объясняется тем,
что, когда снята телефонная трубка, медные провода образуют замкнутую цепь. В офисе пользователя обычно используется или телефонный аппарат, устройство которого было рассмотрено выше, или мини-АТС, о которой подробно рассказывается в главе 12 “Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС”. Со стороны телефонной станции связь осуществляется с помощью коммутаторов и различных магистральных соединений, которые подробно будут рассмотрены ниже.
Коммутаторы
Коммутаторы, используемые в телефонной связи, во многом напоминают коммутаторы, которые применяются при передаче данных по компьютерным сетям. В следующих разделах будут рассмотрены три основных типа голосовых коммутаторов, которые используются в открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN):
коммутаторы телефонных станций;
промежуточные коммутаторы;
мини-АТС.
Коммутаторы голосовых данных
Голосовой коммутатор представляет собой аналоговое или цифровое устройство, которое перенаправляет входящий вызов в соответствующую точку назначения. Такой коммутатор может быть расположен или в пределах узла абонента, или непосредственно в телефонной компании. Если звонок делают из дома, то, вероятнее всего, он обрабатывается непосредственно коммутатором или АТС телефонной компании. При этом многие предприятия для осуществления коммуникации используют свои собственные мини-АТС. При отсутствии собственного коммутатора каждое рабочее место с телефонной связью требует отдельной телефонной линии. К сожалению, это практически невозможно! Наличие коммутатора уровня предприятия позволяет динамически создавать выделенную линию для телефонного звонка и ликвидировать ее после окончания разговора.
Внимание!
Коммутируемая телефонная сеть является аналогом коммутируемых виртуальных каналов. Соединение существует только на время разговора и разрывается после его окончания.
Многие производители выпускают различные модели традиционных телефонных коммутаторов (АТС), в частности, в США производством таких устройств занимаются корпорации Lucent Technologies и Nortel; в Европе — компании Ericsson, Siemens и Alcatel; в Японии — NEC и Fijitsu).
Коммутатор избирательно устанавливает и обрывает соединения между передающими устройствами для создания выделенных каналов при обмене сообщениями между двумя абонентами. Такие каналы создаются до начала обмена информацией и поддерживаются исключительного для использования данным коммутатором вплоть до окончания сеанса связи абонентом.
Коммутаторы телефонных станций
Каждый раз, когда звоните вы или звонят вам, используемая вами телефонная линия в конечном итоге подсоединяется к коммутатору телефонной станции вашей телефонной компании. Коммутатор направляет вызов на соответствующий пункт назначения. Домашние телефоны, как правило, подсоединены непосредственно к телефонной станции.
Телефонная станция направляет вызов на одно из устройств, которые перечислены ниже.
Коммутатор другой телефонной станции.
Телефон адресата, если он подсоединен к той же телефонной станции.
Промежуточный коммутатор.
Для того чтобы обеспечить обработку звонков абонента, телефонная станция использует следующее оборудование.
Аккумулятор — это источник питания как для сети, так и для телефонного аппарата, а также используется для определения состояния сети. Когда абонент снимает трубку телефонного аппарата, по цепи начинает протекать ток. При этом телефонная станция обеспечивает питание телефонной сети и телефона, поэтому проблемы в электрической сети питания обычно не влияют на работу телефонных служб.
Внимание!
Некоторые имеющиеся в продаже телефонные аппараты выполняют дополнительные функции, которые требуют отдельного источника питания. Примером таких устройств могут служить радиотелефоны. В случае отсутствия напряжения в электрической сети здания такие телефоны не смогут работать.
Детектор тока — это устройство, которое следит за состоянием телефонной цепи, проверяя, является цепь замкнутой или разомкнутой. Когда трубка лежит на рычаге, цепь находится в режиме ожидания и ток в ней отсутствует. Когда трубка поднята, цепь переходит в активное состояние и по ней начинает протекать ток.
Генератор сигнала ответа станции — как только порт АТС готов к приему, генератор подает сигнал (зуммер) для подтверждения готовности обслуживания абонента.
Детекторы тона — устройства, которые обнаруживают и/или распознают поступление тоновых сигналов набора номера (DTMF) с телефона абонента.
Устройство приема импульсов набора номера — когда мини-АТС обнаруживает наличие тока в телефонной сети, данное устройство начинает принимать цифры телефонного номера.
Генератор вызова — когда мини-АТС обнаруживает наличие тока в цепи, генератор передает предупреждающий сигнал, который был описан выше.
Промежуточные коммутаторы
Промежуточным называется коммутатор, который, получив вызов, перенаправляет его на другие коммутаторы сети. Коммутаторы сети соединены между собой магистральными каналами, поэтому их также называют магистральными коммутаторами. Промежуточные коммутаторы могут соединять местную телефонную станцию с коммутатором другой АТС в том же самом регионе, с коммутаторами междугородных или международных звонков или с другим промежуточным коммутатором. Классической
проблемой при соединении всех устройств в сети является квадратичное возрастание количества таких связей. Для соединения всех устройств требуется N2 линий, где N — количество устройств. Коммутаторы позволяют устранить эту проблему.
Мини-АТС
Телефонные компании обычно взимают плату за каждый телефонный номер и за связанную с ним линию. Большинству крупных организаций не требуется, чтобы все сотрудники могли звонить одновременно. На самом деле в большинстве организаций такой подход в высшей степени нерационален! Для экономии затрат организация может провести несколько линий от коммутатора телефонной станции к своей мини-АТС (Private Branch Exchange РВХ), но их количество, конечно, будет значительно меньше, чем количество сотрудников. Когда требуется использовать внешнюю линию, АТС предприятия переключает вызов на канал, ведущий к телефонной компании. Если же разговор происходит между двумя абонентами одной и той же компании, то вызов будет обработан и переключен на локальную мини-АТС. Мини-АТС будут подробно обсуждаться в главе 12.
Внимание!
В Европе мини-АТС (РВХ) иногда называется автоматической частной подстанцией.
Мини-АТС легко идентифицировать на основе характеристик, которые перечислены ниже.
Мини-АТС расположена в офисе абонента.
Телефонная компания не несет ответственности за приобретение и поддержку мини-АТС. Эти функции возлагаются на пользователя.
Для поддержания работоспособности системы обычно требуется дополнительный аккумулятор.
Частная АТС используется в качестве передающей среды между коммутаторами других пользователей, а также для поддержания связи с внешним миром.
Коммутация при передаче голосовых и обычных данных осуществляется на основе цифровых технологий.
Мини-АТС предоставляет возможность выбора нестандартных интерфейсов для взаимодействия с другими устройствами (например, с голосовой почтой).
Типы линий стандарта Е&М
В данном разделе мы более подробно рассмотрим стандарты контактов и передачи сигналов для всех типов соединений Е&М.
Линия стандарта Е&М 1-го типа
Первый тип использует двухпроводную линию для передачи сигналов АТС и является типичным для США; примерно 75% мини-АТС, используемых в США, принадлежат к этому типу. Для передачи стандартных сигналов используются контакты Е и М, поскольку стандарт требует, чтобы мини-АТС и оборудование телефонной линии использовали обший контакт “земли".
Внимание!
Рекомендуется всегда заземлять голосовой маршрутизатор Cisco на общую шину заземления с остальным оборудованием, к которому он подсоединен. Такой подход гарантирует отсутствие разности потенциалов, которая может повредить оборудование. Большинство мини-АТС не соответствуют параметрам стандартного оборудования и поэтому требуют отдельного контакта заземления или заземляющего провода.
При использовании интерфейсов 1-го типа оборудование абонентской линии генерирует управляющий сигнал типа Е, подаваемый на мини-АТС посредством заземления контакта Е. Мини-АТС обнаруживает такой управляющий сигнал по возрастанию тока через резистивную нагрузку. Аналогичным образом мини-АТС генерирует М-сигнал, подавая ток в оборудование абонентской линии, которое обнаруживает ток через резистивную нагрузку.
Интерфейс 1-го типа представлен на рис. 2.9.
Группа каналов или
Рис. 2.9. Стандарт на передачу сигналов интерфейса 1-го типа линии Е&М
Линия стандарта Е&М 2-го типа
Линии Е&М 2—4-го типов используют четырехпроводной интерфейс. Один из проводов называется контактом Е, второй — контактом М. Два оставшихся провода имеют названия SG и SB. В линии 2-го типа провода, соответствующие контактам SG и SB, представляют собой обратные пути для контактов М и Е соответственно.
Интерфейс 2-го типа не требует общего заземления; вместо этого каждый из двух сигналов имеет свой собственный обратный провод. Для сигналов контакта Е оборудование телефонной линии допускает протекание тока только в направлении от мини-АТС; обратный ток протекает через контакт SG мини-АТС. Аналогичным образом мини-АТС замыкает контакты М и SB, чтобы сгенерировать управляющий сигнал М в абонентскую линию.
Интерфейс 2-го типа изображен на рис. 2.10.
Линия стандарта Е&М 3-го типа
Третий тип стандарта представляет собой редко используемую модификацию 2-го типа, которая использует контакт SG в качестве общего заземления. Контакт Е используется точно так же, как и в 1-м типе линий Е&М. В такой конфигурации миниАТС аннулирует стандартный сигнал типа М, заземляя соответствующий контакт, вместо того, чтобы просто размыкать цепь.
Интерфейс 3-го типа приведен на рис. 2.11.
Линия стандарта Е&М 4-го типа
Стандартные сигналы 4-го типа симметричны и не требуют обшей “земли”. Обе стороны для подачи сигнала замыкают электрическую цепь; наличие тока обнаруживается посредством резистивной нагрузки, которая сигнализирует о поступлении сигнала.
Интерфейс 4-го типа показан на рис. 2.12.
Линия стандарта Е&М 5-го типа
Линии 5-го типа также являются двухпроводными; вне США преобладает данный стандарт телефонных соединений. Один из проводов подключен к контакту Е, а второй — к контакту М.
Как будет видно из дальнейшего материала, 5-й тип представляет собой упрощенную версию интерфейса 4-го типа, использует симметричные сигналы и два контакта. 5-й тип требует обшей земли между мини-АТС и оборудованием абонентской линии; что обеспечивается с помощью контактов SG.
Мини-АТС
голосовое оборудование Cisco
Аккумулятор
(цепь замкнута)
Активный
Цепьзаземления(разомкнута)Режиможидания
SG
М
Детектортока наконтакте М
-48 Впостоянного
тока
-48 В - постоянного тока
Детектортока наконтакте Е
Е
Цепь разомкнута Режим ожидания
Цепь | заземления -27- (замкнута) Активный режим
Рис. 2.11. Стандарт на передачу сигналов интерфейса 3-го типа линии Е&М
Мини-АТС
Группа каналов или
Цепьзаземления(замкнута)Активныйрежим
Цепь
разомкнутаРежим
ожидания
-48 В -постоянноготока
Детектор тока на контакте Е
голосовое оборудование Cisco
- -48 В
постоянного
тока
Цепь заземления
(замкнута)
Активный ™L режим
_J Цепь
разомкнутаРежим ожидания
Рис. 2.12. Стандарт на передачу сигналов интерфейса 4-го типа линии Е&М
Рис. 2.13. Стандарт на передачу сигналов интерфейса 5-го типа линии Е&М
Магистральные каналы
Телефонный вызов проходит через несколько коммутаторов, прежде чем достигнет конечного пункта. Когда коммутатор обрабатывает телефонный номер, он определяет, находится ли пункт назначения в зоне действия локального коммутатора или требуется перенаправить его на другой коммутатор. Магистрали соединяют телефонную компанию и коммутаторы мини-АТС или частные АТС одной зоны с АТС другой зоны.
Внимание!
Коммутаторы обеспечивают логическое соединение, магистрали — физический канал между коммутаторами.
Первичной функцией магистрали является обеспечение физической связи между коммутаторами. Коммутатор должен направить вызов на требуемую магистраль или на конечную телефонную линию абонента. Магистраль используется многими абонентами, хотя в каждый конкретный момент времени может быть предоставлена только одному пользователю. После того как телефонный разговор заканчивается, магистраль освобождается и вновь становится доступной коммутатору для последующих разговоров. Между двумя коммутаторами может находиться несколько магистралей.
В этом разделе рассмотрены следующие типы магистралей.
Магистральные каналы абонентов.
Магистрали телефонных станций.
Международные магистральные каналы.
Магистрали автоматического установления входящего/исходящего соединения АТС учреждений.
Магистральные каналы абонентов
Организация, имеющая несколько местных АТС (РВХ), может соединить их с помощью своих магистральных линий. В основном абонентские магистральные линии можно рассматривать как выделенные линии, соединяющие АТС предприятия между собой. Пользователи, имеющие свои телефонные станции и желающие соединить их между собой, могут арендовать у телефонной компании магистрали на условиях ежемесячной оплаты и тем самым уменьшить свои расходы на использование телефонных линий по сравнению с оплатой за каждый звонок. Как уже говорилось ранее в данной главе, такие магистрали называются абонентскими линиями. Примерами стандартов на передачу сигналов, используемых в таких магистралях, могут служить стандарты Е&М и QSIG.
Магистрали телефонных станций
Магистраль телефонной станции представляет собой непосредственное соединение телефонной станции и, например, мини-АТС, позволяющее перенаправлять вызовы с телефонной сети предприятия на вашем рабочем месте в открытую коммутируемую телефонную сеть. Такие магистрали также соединяют телефонные станции. В качестве примера можно привести магистральные каналы BR1/PRI протокола ISDN и магистрали CAS линий Т1.
Международные магистральные каналы
Магистрали международного обмена представляют собой интерфейсы, позволяющие подсоединить телефон непосредственно к коммутатору. Они являются связующим звеном между телефонной станцией и оборудованием абонента.
Абонентские линии (FXS) и магистральные линии (FXO) можно представить себе как два канала, между которым стоит преобразователь — коммутатор. Устройство абонентской линии обеспечивает питание от аккумулятора и подачу непрерывного тонового сигнала в канал; магистральное устройство ожидает наличия напряжения в канале и тонового сигнала набора от смежного устройства. Более подробно такие устройства будут рассмотрены в главе 5 “Применение голосовых маршрутизаторов Cisco”.
Магистрали мини-АТС
Магистраль мини-АТС (FXO) используется для подключения к АТС телефонной сети. Поскольку разъем соответствующего интерфейса подключается непосредственно к коммутатору вместо абонентской линии, для коммутатора АТС интерфейс FXO выполняет роль обычного телефона. Коммутатор уведомляет магистраль мини-АТС о вызове, посылая напряжение звонка на интерфейс FXO. Аналогичным образом устройство магистрали миниАТС отвечает на вызов, замыкая локальную телефонную цепь, по которой начинает протекать ток. Сразу после появления тока интерфейс магистрали FXO использует одну из технологий передачи сигнала на интерфейс абонентской линии (FXS).
Абонентские магистрали
Абонентские магистральные соединения (FXS) подключается к узлу пользователя и представляют собой как бы выносной интерфейс коммутатора, к которому подсоединен телефон. Его функцией является подача на телефон тонового и других управляющих и информационных сигналов. С точки зрения пользователя абонентская магистраль является телефонным коммутатором.
Магистрали автоматического установления входящего/исходящего соединения АТС учреждений
Магистрали автоматического установления входящего/исходящего соединения АТС учреждений (DID/DOD) реализуются как односторонний канал, который позволяет получать доступ к мини-АТС без вмешательства оператора связи. Внешний абонент набирает дополнительные цифры номера, которые соединяющая телефонная станция передает частной АТС. Мини-АТС определяет, по какой магистрали передать вызов, поскольку с каждой локальной входной магистралью (DID) связан определенный набор цифр.
Внимание!
Аббревиатура DID используется в США, в Европе принято сокращение DDL
Выходные магистрали (DOD) также представляют собой односторонние каналы, позволяющие непосредственно подсоединяться к телефонной станции. Например, если абонент находится в офисе и хочет позвонить по номеру, находящемуся вне телефонной сети компании, то ему требуется набрать код доступа, например 9, после чего мини-АТС направляет вызов на телефонную станцию оператора связи. Телефонная станция предприятия подает второй тон набора и использует остальные набранные цифры номера для соединения с внешним абонентом.
В условиях большой нагрузки на сеть использование входящих и исходящих магистралей (DID и DOD) гарантирует отсутствие “мгновенного соединения", поскольку попытаться занять линию может только одна сторона.
Магистральные соединения между телефонными компаниями
Телефонные сети имеют большое количество магистралей, которые основаны на пятиуровневой иерархии системы Bell. Такие магистрали соединяют только оборудование различных телефонных компаний, но не взаимодействуют с оборудованием конечного пользователя. Конкурирующие телефонные компании стараются обеспечить магистральные соединения с другими компаниями для того, чтобы улучшить качество обслуживания.
Внутриофисные магистрали
Внутриофисные каналы (Inter-Office Trunks — ЮТ) представляют собой магистрали, соединяющие между собой отдельные телефонные коммутаторы. Такой тип магистралей широко распространен в больших городах, где один оператор связи предоставляет услуги абонентам. Такие магистрали обычно имеют полосу пропускания Т1 и выше.
Магистрали между АТС оператора связи
Магистрали между АТС (Intertandem Trunks — ПТ) используются только для осуществления коммутации между двумя коммутаторами оператора связи. Они используются для соединения центров коммутации с целью избежать проблемы N2. Такие магистрали имеют ширину полосу пропускания в диапазоне от Т1 до ТЗ.
Магистрали большой мощности
Магистрали большой мощности (High-utilization trunk — HUT) аналогичны предыдущим. Они имеют полосу пропускания как минимум ТЗ и больше и используются для соединения центров коммутации с большой нагрузкой.
Переход от двухпроводного кабеля к четырехпроводному
и возникновение эха
Локальная телефонная сеть построена на основе двухпроводного кабеля. При подключении к телефонному коммутатору такая линия преобразуется в четырехпроводной кабель с помощью гибридного преобразователя; после этого сигнал может передаваться по магистральным каналам телефонной сети.
Если внутреннее сопротивление линий хорошо согласовано, то гибридный контакт называется сбалансированным и в этом случае отраженная энергия равна нулю или невелика. Если линия плохо сбалансирована и часть сигнала отражается в обратную сторону, возникает эхо.
Явление эха в сетях передачи голоса
В телефонных сетях существуют два вида эха, которые подробно описаны ниже.
Эхо говорящего. Когда абонент говорит по телефону и слышит собственный голос, такое явление называется эхом говорящего. В действительности абонент слышит себя дважды.
Эхо слушающего. Когда абонент слышите голос собеседника дважды, то такая ситуация называется эхом слушателя.
В той или иной степени эхо присутствует всегда. Однако серьезной проблемой оно становится только при большой громкости. Эхо также представляет собой проблему в том случае, когда интервал между моментом, когда абонент говорит, и моментом появления отраженного сигнала, становится достаточно большим. Если абонент слушает речь собеседника, то эхо мешает пониманию разговора, когда речь собеседника звучит в трубке дважды.
Внимание!
Следует отметить, что эхо является аналоговым явлением. Если соединение на всем протяжении является цифровым (от цифрового телефона к мини-АТС и далее до другого цифрового телефона), то эха не будет, за исключением ситуации, когда на пути следования сигнала есть участок аналоговой магистрали.
Внимание!
Неудобства, вызываемые эхом, люди воспринимают по-разному. Однако для большинства людей задержка эха более чем на 50 мс представляет серьезную помеху при разговоре.
Если в сети возникает проблема, связанная с наличием эха, то ее можно разрешить одним из двух способов:
компенсация эха;
подавление эха.
Компенсация эха
Обычно уровень голосового сигнала абонента выше, чем уровень эха. Компенсатор эха определяет источник сигнала — говорите вы или ваш собеседник, или вы говорите вместе. Если компенсатор определяет, что в обратном направлении передается не речь, а ваше собственное эхо, то он ослабляет или вообше выключает приемный канал. Если же устройство обнаруживает, что одновременно присутствуют и речь, и эхо в виде комбинации от голосов обоих собеседников, то эхо не может быть подавлено без снижения уровня голосовых сигналов.
Подавление эха
В связи с недостатками, присущими описанному выше методу, могут использоваться более сложные способы устранения эха, такие как устройства подавления.
Вместо разрыва или ослабления приемного канала, что имеет место при компенсации эха, метод подавления эха использует устройство-подавитель для построения математической модели речи и выделяет голосовые данные из всего потока сигналов.
Внимание!
Подавление удаляет эхо только на одном конце соединения. Если эхо присутствует на обоих концах цепи, то на другом конце соединения также требуется использовать описанную выше технологию.
Резюме
В этой главе были рассмотрены основы аналоговой телефонной связи и приведена некоторая информация о цифровой связи. Если вас интересует аналоговая телефония, обратитесь к соответствующей литературе.
Следует помнить, что принципы передачи сигналов в телефонной сети не отличаются от используемых в сетях передачи данных. Если для работы с сетью вы используете провайдера удаленного доступа, то компьютер, который используется для установления соединения, должен обмениваться управляющими сигналами с модемом, а модем провайдера — с сервером доступа. Таким образом, при установлении соединения используются как минимум две разновидности стандартных сигналов. Стандарты передачи сигналов внутри телефонной сети для такого провайдера доступа такие же, как и используемые для обычной телефонии, — это третья (локальная телефонная цепь), четвертая (телефонная сеть) и пятая (локальная телефонная цепь вызываемой стороны) разновидности стандарта на передачу сигнала.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Как называется обычное состояние телефонной линии, когда трубка опущена?
Какое устройство в телефоном аппарате преобразует двухпроводное кабельное соединение в четырехпроводное и для каких еще целей оно используется?
Назовите три типа служебных сигналов, используемых для установления соединения, и их основное назначение.
Перечислите три типа контрольных сигналов стандарта Е&М.
Какой тип абонентской линии является типичным для США и каковы его отличительные характеристики?
Какой тип абонентской линии является типичным вне США и каковы его отличительные характеристики?
Какие два типа сигналов передачи адреса рассмотрены в данной главе?
Какое устройство решает проблему N2?
Укажите два типа магистралей, которые следует использовать для создания выделенных линий для входящих и исходящих звонков?
Назовите два основных метода устранения эха.
В этой главе...
Описаны основы цифровой телефонии, даны основные определения и термины.
Приведено сравнение стандартов на передачу служебных сигналов цифровой и аналоговой технологий.
Описаны отличительные характеристики различных форматов цифровых фреймов, форматов сигналов и типов кодировки.
Проведено сравнение различных уровней качества голосовых данных.
Описаны различные типы сжатия голосовых данных.
Рассмотрена цифровая структура ISDN и определены ее основные компоненты.
ГлаваГлава33
Глава
Глава
3
3
Введение в цифровую технологию передачи голоса
Как было отмечено в главе 1 “Интеграция обычных сетей и сетей для передачи голосовых данных”, голосовые данные могут передаваться по традиционной сети в аналоговом или цифровом формате. В данной главе рассматриваются основы передачи голосовых данных в цифровом виде.
В главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных” говорилось о том, что при аналоговой передаче для каждого соединения требуется отдельная пара проводов. Каждый речевой интерфейс требует как минимум два провода, а различные вариации стандарта Е&М могут использовать до восьми проводов для каждого соединения. При попытке создать несколько голосовых каналов между миниАТС и маршрутизатором с использованием традиционных аналоговых интерфейсов основной проблемой будет обеспечение требуемого количества портов. Достаточное их количество может потребовать серьезных финансовых затрат и привести к сложностям в управлении соответствующим устройством.
Цифровой альтернативой, которая помогает разрешить рассмотренную выше про. блему, в США обычно называемой Т1, а в европейских станах — Е1, является фиксированный набор цифровых голосовых каналов, постоянно занимающих часть обшей ‘ полосы пропускания, реализуемый при помощи временного разделения каналов в одной физической среде. Использование цифровой технологии позволяет избежать искажений, присущих большинству аналоговых методов передачи, кроме того, такая технология обеспечивает большую надежность, чем аналоговая. Такие недостатки, как наводки или интерференция радиочастот (radio frequency interference — RFI), отсутствуют, поскольку по сети передаются только бинарные нули и единицы. Для передачи .. звукового сигнала на большие расстояния по линии Т1 на пути его следования могут быть установлены повторители, которые восстанавливают форму сигнала (усиление) так же, как это делают повторители в сетях Ethernet. Объединение каналов позволяет достичь очень высокой скорости передачи (1,544 Мбит/с для линии Т1 и 2,048 Мбит/с для линии Е1). Технология линий Т1 была изначально создана для передачи голосовых данных, поэтому в настоящее время она используется как стандартная замена индивидуальных аналоговых интерфейсов.
' В следующих разделах рассматриваются методы преобразования аналоговых сигналов в цифровые, включая общие схемы сжатия и другие современные способы эконо-
мии полосы пропускания. Далее рассматриваются стандартные способы оценки качества различных методов сжатия голосовых данных. После этого будут обсуждаются стандартные форматы сигналов, используемые на пути передачи сигнала. В заключение речь пойдет о технологии ISDN, стандарте на передачу сигналов SS7 (Signaling System 7) и стандарте Q.SIG.
Оцифровывание аналоговых сигналов
На первый взгляд преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму представляет собой крайне сложную задачу. Поскольку аналоговый сигнал по самой своей природе имеет бесконечное количество гармоник, описываемых амплитудой, частотой и фазой, преобразование его в эквивалентный набор нулей и единиц представляется весьма сложным. Для преобразования сигнала был создан специальный математический аппарат, подробно описанный в последующих четырех разделах, реализация которого привела к созданию устройства, названного кодеком!. Аналоговый телефонный сигнал (голос) подается на вход кодека, а кодированный цифровой поток нулей и единиц получается на выходе устройства. Процесс преобразования может протекать и в обратном направлении, когда цифровой поток на входе преобразуется в аналоговый сигнал на выходе, для этого достаточно включить кодек в обратном направлении.
Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму проходит четыре стадии.
Выборка.
Квантование сигнала.
Кодирование.
Сжатие сигнала (не обязательно).
В последующих разделах подробно рассматривается каждая из приведенных стадий и особое внимание уделяется преобразованию голосовых телефонных каналов в цифровые при подготовке к передаче по линиям Т1и Е1.
В 1924 году, работая в компании American Telephone & Telegraph, Генри Найквист занимался исследованиями методов преобразования аналогового сигнала в цифровой. Его исследования были нацелены на военные приложения, где для объединения большого количества аналоговых цепей требовалось использовать минимальное количество проводов. Генри доказал теорему, известную ныне как теорема Найквиста, в которой утверждается, что для преобразования аналогового сигнала в цифровой необходима выборка, состоящая из образцов, количество которых равно удвоенной максимальной частоте преобразуемого аналогового сигнала. Следовательно, для адекватного воспроизведения звукового сигнала наибольшая частота голосового канала должна быть удвоена для получения правильной выборки аналогового сигнала. Выборка сигнала на высоких частотах не является жизненно необходимой, поскольку большая часть значимой информации в аналоговом голосовом канале содержится в средней зоне полосы пропускания и выборку чаще следует делать в ней. Иными словами, человеческий голос характеризуется в большей степени средними частотами, чем низ-
*От английских слов coder и decoder. — Прим. ред.
кими или высокими. Поэтому вклад выборки в области средних частот всегда должен быть больше, чем в области высоких или низких частот.
Какова ширина пропускания голосового аналогового канала? Ответ зависит от возможностей и надежности используемого аналогового передающего оборудования. Ухо человека способно воспринимать сигналы с частотами от 200 до 20 000 Гц. Человеческая речь имеет частоты в диапазоне от 250 до 10000 Гц. Обычный телефонный канал способен передавать частоты только в диапазоне от 300 до 3000 Гц, в зависимости от степени износа и других факторов.
Таким образом, каналы голосовой телефонии имеют ограниченную по сравнению с естественным человеческим голосом полосу частот (рис. 3.1). При этом они должны удовлетворять следующим минимальным требованиям.
Телефонный канал должен передавать членораздельную речь.
Слушатель должен узнавать звонящего по голосу.
Слушатель должен воспринимать эмоциональную окраску речи говорящего.
Каналы голосовой телефонии должны соответствовать технологическим и финансовым требованиям системы передачи телефонного сигнала.
Диапазон слышимых частот
I1
200 Гц20000 Гц
Частоты человеческого голоса
I1
250 Гц10000 Гц
Типичные частоты телефонного канала
I1
300 Гц 3000 Гц
Рис. 3.1. Сравнение полос частот: слышимой, человеческого голоса и полосы пропускания телефонного канала
Полоса частот телефонных каналов передачи голоса может варьироваться в зависимости от типа используемых проводов, состояния и времени использования усилителя и других электротехнических факторов. В конечном итоге все голосовые телефонные каналы должны удовлетворять перечисленным выше четырем критериям.
Типичной является полоса пропускания в 300—3000 Гц, но столь же часто встречаются диапазоны 270—3300 Гц и другие варианты. Из-за наличия таких отклонений (а также из-за отсутствия стандартов на границы такого диапазона) Найквист решил принять за основу диапазон от 0 до 4000 Гц. В этом случае частота выборки должна составлять дважды по 4000, или 8000 раз в секунду.
Процесс получения выборки аналогового сигнала довольно прост. Как показано на рис. 3.2, амплитуда аналоговой синусоиды замеряется с частотой 8000 раз в секунду (в соответствии с теоремой Найквиста). Каждый образец, таким образом, представляет собой моментальную фотографию амплитуды сигнала (или вертикальные пики на рисунке), сделанную за 1/8000 секунды. Для воспроизведения одной секунды звукового сигнала на другом конце линии Т1 требуется 8000 таких образцов. Электронное устройство, осуществляющее такую выборку, называется кодеком.
аудиосигналаобразца
Рис. 3.2. Синусоида аналогового сигнала, разделенная на интервалы длительностью 1/8000 с
Квантование сигнала
Следующим шагом в преобразовании аналогового цифрового сигнала является задание определенного математического значения для каждого выбранного образца. Такое присвоение численного значения (квантование) может быть сделано, если относительной амплитуде (высота на рис. 3.3) будет какая-либо шкала измерения. На рис. 3.3 показана такая шкала с отметками, которым могут быть присвоены определенные значения. В случае преобразования аналогового голосового сигнала присеваемые амплитудам значения должны быть выражены 8-битовыми бинарными словами. Хотя 8-битовое бинарное слово в обшем дает 256 комбинаций, из них используются только 255. Они соответствуют 127 отметкам, лежащим выше оси абсцисс, 127 отметкам, лежащим ниже этой оси. а одна отметка соответствует самой оси. Комбинация битов, состоящая из нулей, не используется; причина чего будет объяснена позже. Отметим, что ось абсцисс описывается последовательностью, состоящей из восьми единиц. Вследствие этого, в момент времени соответствующей нулевой точке оси любой из 24 каналов линии Т1 в режиме холостого хода будет передавать только единицы.
промежуток времени 1 /8000 секунды
Рис. 3.3. Присвоение числовых значений образцам
Как видно из рис. 3.3, применяемая шкала измерений является нелинейной по своей природе, т.е. отметки на ней расположены неравномерно. Следует обратить внимание на тот факт, что расстояние между отметками уменьшается по мере приближения к оси абсцисс, а по мере удаления от нее оно увеличивается.
Такое расположение меток преследует две цели: во-первых, человеческое ухо устроено таким образом, что чувствительность его к звукам различной громкости имеет нелинейный характер — звуки небольшой громкости воспринимаются более ясно, чем громкие. Приведенное угверждение означает, что вследствие нелинейности восприятия мы лучше различаем отдельные гармоники при низкой громкости, чем при высокой. Во-вторых, для уменьшения уровня шумов первоначальный аналоговый сигнал перед квантованием сжимается по амплитуде. После такой операции передаваемый сигнал содержит меньше шумов, т.е. после обратного преобразования в аналоговую форму отношение уровня сигнала к уровню шумов значительно увеличивается.
В настояшее время существуют два стандартных метода квантования сигнала и выбора нелинейной шкалы. Со времени создания и внедрения рассматриваемой технологии первоначальный метод квантования, избранный компанией AT&T, по-прежнему используется в США. Данный метод (для которого часто используется термин компандирование) называется ц-методом. В конце 1960-х годов такая технология преобразования аналогового сигнала в цифровой была предложена в качестве международного стандарта в Консультативный комитет по международной телеграфии и телефонии (Consultative Committee for International Telephone and Telegraph — CCITT), ныне известный как сектор стандартизации Международного союза по телекоммуникациям (International Telecommunication Union — 1TU-T). Группа, которой было поручено рассмотрение метода, внесла в него некоторые изменения, после чего u-метод был зарегистрирован в качестве международного стандарта для квантования голосового сигнала. Следствием принятого комиссией решения стала несовместимость используемого в США ц-метода с разработанным A-методом, используемым во всем мире.
Другим последствием расхождения стандартов стало то, что в США используются технологии Т1, в то время как весь мир использует каналы Е1. Принятое международное соглашение требует, чтобы страны, использующие ц-метод, при связи со странами, использующими A-метод, предварительно преобразовывали сигналы в стандарт метода А.
Внимание!
В некоторых регионах Японии для упрощения коммуникаций с компаниями США используется ц-метод.
Процесс квантования не всегда является точным. Рассмотрим случай, когда амплитуда образца оказывается ровно посередине двух отметок на шкале. Такой случай показан на рис. 3.4, где третий образец расположен между двумя делениями шкалы. Какое значение присвоить такому сигналу? Кодек должен относиться к верхней отметке или к нижней? Какое бы решение он ни принял, значение амплитуды в течение этого промежутка времени, равного 1/8000 секунды, будет неточным. При воспроизведении сигнала для дистанционного абонента он будет искаженным, поскольку значение между двумя отметками шкалы не может быть воспроизведено правильно. Подобная ошибка при воспроизведении называется погрешностью квантования и приводит к появлению шумов при восстановлении аналогового сигнала. Шум вследствие квантования может быть незаметен для абонента, поскольку он слышен только в течение 1/8000 секунды, но если ошибок квантования достаточно много, то они могут создать ощутимый фон. По этой причине при восстановле-
нии аналогового сигнала для фильтрации шумов, вызываемых ошибками квантования, кодек использует фильтр нижних частот или сглаживающую цепь.
Рис. 3.4. Погрешность квантования: один из изображенных на рисунке сигналов находится ровно посередине двух отметок шкалы
Кодирование сигнала
Как только для сигнала получены выборки и привязаны к масштабной шкале, кодек присваивает им числовые значения. Как отмечалось ранее, для числового представления каждого образца используется 8-битовое бинарное слово, представляющее каждую из отметок на шкале (см. рис. 3.3). Такое слово имеет заранее определенный формат. На рис. 3.5 приведены значения каждого бита в слове. Первый бит используется для представления полярности и указывает, находится образец ниже или выше оси абсцисс.
Следующие три бита представляют собой сегмент, иногда называемый хордой. Эти биты задают часть масштабной области, в которой находится данный образец. Каждый сегмент имеет одинаковое количество ступенек, представляемое оставшимися 4 битами. Например, 8-битовое значение 10110101 расшифровывается следующим образом: квантованный образец находится выше оси абсцисс (поскольку самый левый бит равен 1), расположен в третьем сегменте (следующие три бита — ОН — представляют десятичное число 3) и находится на пятой отметке в третьем сегменте (последние 4 бита — 0101 — представляют десятичное число 5).
р
Se
Se
Se
St
St
St
St
Р=полярность 5е=сегмент 51=шаг
Рис. 3.5. Формат двоичного слова, описы-ваюшего выборку: длина — 8 битов,отдельные биты описывают кон-кретные характеристики образца
Теперь, когда рассмотрены три из четырех стадий преобразования аналогового сигнала в цифровую форму, стоит кратко напомнить этапы, которые перечислены ниже.
Выборка: происходит 8000 раз в секунду.
Квантование: каждый образец квантуется путем сравнения амплитуды сигнала со шкалой, имеющей отметки, сгруппированные в сегменты.
Кодирование: каждый квантованный образец дает 8-битовое слово, представляющее амплитуду сигнала.
Таким образом, за одну секунду выбирается 8000 образцов, каждый из которых содержит 8 битов и получившиеся 64000 битов описывают одну секунду речи. Такая схема кодирования обозначается как стандарт G.711 союза ITU-T и называется также импульсно-кодовой модуляцией (pulse code modulation — PCM). Стандарт G.711 требует слишком большой полосы пропускания для одного телефонного звонка в дорогостоящих распределенных сетях, но является весьма прогрессивным методом при мультиплексировании нескольких каналов в цифровой среде передачи (Т1).
Сжатие данных
Схемы сжатия голосовых данных разрабатывались с целью сэкономить полосу пропускания в распределенных сетях при передаче голосовых данных. Было предпринято много попыток сохранить при этом качество цифрового преобразования импульсно-кодовой модуляции (РСМ), достигаемое при скорости 64000 бит/с, однако результаты с небольшими вариациями были одними и теми же: достигалась экономия в битах, но существенно ухудшалось качество. Одни исследователи разрезали полосу пропускания на несколько частей и применяли тот же подход, как и при РСМ; другие пробовали новые подходы, такие как плавно регулируемый наклон сигнала (continuously variable slope delta — CSVD). В последующих разделах будут представлены некоторые из наиболее общих подходов, включая те, которые были выбраны органами стандартизации и приняты корпорацией Cisco Systems. Важно отметить, что два термина, “кодирование” и “сжатие", используемые в данной главе, имеют различный смысл. Кодирование представляет собой способ представления аналогового сигнала. Под сжатием понимается попытка улучшения исходного РСМ-мстода, использующего скорость 64000 бит/с.
Внимание!
Отметим, что сжатие исходного PCM-кодированного сигнала не является обязательным и выполняется только для экономии полосы пропускания распределенной сети. Любое такое сжатие влияет на качество голосового сигнала. В каждой конкретной ситуации требуется выбрать один из двух вариантов: сэкономить полосу пропускания с потерей качества сигнала или наоборот. Оценка качества конечного сигнала описана ниже, в разделе "Сравнительная характеристика различных способов сжатия голосовых данных".
В следующих разделах рассматриваются три метода, используемых для сжатия голосовых данных.
Сжатие формы волны — метод базируется на подходе, который использовался при кодировании РСМ.
Сжатие с помощью вокодера: синтез голоса с обработкой.
Гибридное сжатие: сочетание сжатия формы волны и сжатия вокодером.
Далее будут подробно рассмотрены все приведенные подходы с обсуждением их основных достоинств и недостатков.
Сжатие формы волны
Сжатие формы волны представляет собой набор методов, включающих РСМ и его производные. Данное семейство методов сжатия известно как кодирование ^юрмы волны, поскольку квантование и кодирование (те. выборка образцов и присвоение бинарного значения их амплитуде) привязано к развитию во времени реальной формы аналогового сигнала. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (adaptive differential pulse code modulation — ADPCM) включает целый ряд методов кодирования формы волны, в частности разновидности для скоростей 40000 бит/с, 32000 бит/с, 24000 бит/с и 16000 бит/с. Вместе они называются стандартами ITU-T G.726 и G.727. Первой была разработана версия для 32000 бит/с и планировалось, что она позволит удвоить мощность линии Т1, доведя ее пропускную способность от 25 голосовых каналов до 48.
В качестве примера работы методов сжатия формы волны можно привести версию 32000 бит/с, которая использует 4-битовое слово вместо 8-битового, используемого РСМ (что, естественно, приводит к уменьшению требуемой полосы пропускания с 64000 бит/с до 32000 бит/с). Такое квантование использует разность между самим значением квантования и последним образцом (т.е. дифференциал). В 4-битовом слове кода один бит используется для указания характера изменения амплитуды по сравнению с предыдущим образцом (т.е. увеличение или уменьшение амплитуды), а оставшиеся 3 бита — для представления величины изменения. Относительная величина, описываемая оставшимися 3 битами, может меняться в зависимости от величины амплитуды нескольких последних образцов (т.е. является адаптируемой).
Версия 24000 бит/с использует 3-битовое слово, а версия 16000 бит/с — 2-битовое. Как, вероятно, догадывается читатель, качество звука при использовании ADPCM ниже, чем у РСМ, и ухудшается с каждой вариацией. В версии 16000 бит/с речь практически невозможно разобрать. Версия 40000 бит/с использует 5-битовое слово и была разработана для того, чтобы повысить неудовлетворительное качество звука версии 32000 бит/с.
Достоинствами метода сжатия формы волны являются:
уменьшение используемой ширины полосы пропускания;
простота и небольшая стоимость процесса обработки сигнала.
Недостатком рассмотренного метода сжатия является низкое качество звука, обусловленное сужением используемой полосы пропускания.
Сжатие вокодером
Вторым методом кодировки и сжатия голосовых данных является использование вокодера. Данный метод позволяет значительно сэкономить количество передаваемых битов, однако при этом звук напоминает голос машины. В основу метода положено предположение, что человеческий голос состоит из базовых частот или звуков, производимых голосовыми связками и изменяющихся при прохождении через звуковой резонатор (горло и рот). Вариации звуков, создаваемые при прижимании языка к губам, округлении рта или при “перекатывании” звука “г” (как в испанском языке), называются фрикативами (fricatives). Использование вокодера предполагает, что на удален-
ном конце канала базовая частота может воспроизводиться непрерывно для каждого произносимого слова, а передаются только фрикативы.
При обработке сигнала вокодер должен быть способен распознать и закодировать все произносимые фрикативы. Такой подход требует определенной мощности обработки и некоторого заранее известного набора образцов человеческой речи. Для выполнения рассматриваемого метода сжатия требуется специальное электронное оборудование. Примером использования вокодера может служить речь, создаваемая компьютером, которую использовал знаменитый физик Стефен Хоукинг (Stephen Hawking). Хотя в данном случае использование синтезированного голоса было полностью оправданным и рациональным, вокодеры практически не могут быть использованы для голосовой телефонии, поскольку слушатель должен распознавать своего собеседника по голосу и чувствовать его эмоциональное состояние.
Преимуществом сжатия вокодером является уменьшение требуемой полосы пропускания.
К недостаткам этого метода следует отнести три следующих случая.
Высокая стоимость обработки сигнала.
Необходимость использования специального электронного оборудования.
Неестественное звучание синтезированного голоса.
Невозможность распознать собеседника но голосу.
Гибридное сжатие
Третий способ кодирования голоса называется гибридным кодированием (hybrid coding). Он сочетает в себе лучшие качества рассмотренных ранее методов сжатия — сжатие формы волны и использование вокодера. При этом создается голосовое сообщение высокого качества и небольшого объема. Такой метод широко используется в сотовой цифровой телефонии. Данная схема кодировки существенно экономит полосу пропускания в каналах распределенных сетей. Одно из последних усовершенствований рассматриваемого метода называется линейный предикативный кодер (code excited linear predictive — CELP). Данный метод поддерживает “кодовую книгу" форм волны, представляющих звуки, которые может издавать человеческий голос. Каждой форме волны назначается бинарный код. Когда абонент говорит, все формы воли регистрируются и сравниваются с образцами, содержащимися в кодовой книге, и ближайшая по форме волна направляется по каналу в виде заранее заготовленного бинарного образца. Однако высокое качество, достигаемое при использовании такого метода, требует значительной мощности оборудования и большого объема памяти. При этом также возникает значительная задержка из-за продолжительного времени, затраченного на кодировку.
Другая вариация метода СЕЕР называется CELP с малой задержкой (low-delay СЕЕР). В данной модификации кодовая книга создается не на основе заранее заготовленных образцов, а на основе голоса самого говорящего, что приводит к уменьшению времени обработки сигнала и зачастую к более точному представлению голоса. Метод LD-CELP был принят в качестве стандарта ITU-T и получил название С.728. Он работает на скорости 16000 бит/с.
Третья модификация метода СЕЕР стала возможной благодаря появлению специализированных микропроцессорных чипов — цифровых процессоров сигналов (digital signal processor — DSP). Использование алгебраического метода СЕЕР связанной структуры (conjugate structure algebraic CELP — CS-ACELP) позволяет добиться высокого качества звука при скорости 8000 бит/с. Первоначальный алгоритм LD-CELP был несколько моди-
фицирован для повышения его эффективности и более точного воспроизведения исходного звука. Кодовая книга обладает большей способностью к адаптации, чем в методе CS- ACELP, поскольку она использует более сложный математический аппарат для оценки и кодирования сигнала. Ввиду лучшей адаптируемости метода легче происходит переход к другим языкам. При использовании исходного алгоритма CELP кодовая книга создавалась на основе звуков американского варианта английского языка, что ограничивало сферу использования данного метода. При использовании метода CS-CELP формы волн, содержащиеся в кодовой книге, могут быть приспособлены к различным вариантам человеческой речи и, соответственно, к различным языкам. Такой метод был принят организацией ITU- Т в качестве стандарта и получил название G.729. Он имеет несколько базовых вариаций.
Стандарт G.729a также представляет собой метод кодировки CS-ACELP, однако его алгоритм несколько упрощен для повышения эффективности. Хотя качество, достигаемое при использовании этого метода, очень высокое, надежность его несколько ниже, чем у первоначального метода G.729. Двумя другими модификациями метода G.729 являются стандарты G.729B и G.729AB. Они также работают со скоростью 8 Кбит/с, однако содержат встроенный алгоритм определения голосовой активности (Voice Activity Detection — VAD), который позволяет дополнительно экономить полосу пропускания. Алгоритм VAD описан ниже, в разделе “Цифровая интерполяция речи".
К достоинствам гибридного метода сжатия следует отнести три основных фактора:
прекрасное качество звука;
значительная экономия полосы пропускания;
адаптируемость к особенностям речи абонента.
Недостатки гибридного сжатия перечислены ниже.
Для сжатия требуется специализированная аппаратура (процессор DSP).
Метод требует много памяти.
Гибридное сжатие увеличивает задержку, что связано с обработкой данных.
Сравнительная характеристика различных способов сжатия голосовых данных
В связи с увеличением спроса на услуги голосовых технологий в индустрии информационных технологий будет продолжаться создание новых методов кодирования и сжатия сигнала для экономия полосы пропускания и обеспечения соответствия с доступными службами нижнего уровня. В ситуациях, когда ограничения на полосу пропускания отсутствуют или соединяющее оборудование удовлетворяет существующему де-факто стандарту, все проблемы решаются путем использования кодировки РСМ, работающей со скоростью 64 Кбит/с. В тех случаях, когда можно довольствоваться малым и существующие потребности могут быть удовлетворены за счет использования различных вариаций метода ADPCM (в качестве примера можно привести отели и центры обработки заказов), удовлетворительным решением является использование меньшей полосы пропускания с меньшей стоимостью и более низким качеством. Современные потребители, которым не надо приспосабливаться к ограничениям традиционного оборудования, могут выбрать сжатие СЕЕР. Выбор зависит от многих факторов. Новейшие стандарты СЕЕР обеспечивают прекрасное качество при исполь- 3( вании весьма узкой полосы пропускания; очевидно, телефонные компании и частные пользователи будут в дальнейшем использовать именно эти стандарты.
Цифровая интерполяция речи
Кроме сжатия данных, существуют и Другие современные способы экономии полосы пропускания. Если подробно рассмотреть структуру телефонного разговора двух собеседников, то обнаружится, что в определенные моменты говорящий замолкает для того, чтобы выслушать собеседника. Когда один из собеседников молчит, передачи голоса от него практически нет, за исключением фоновых шумов. Поэтому возникает возможность перекрыть канал коммуникации в данном направлении и сэкономить, таким образом, полосу пропускания. Кроме того, в ходе разговора говорящие, вольно или невольно, делают паузы. Такие паузы, которые делаются для того, чтобы подчеркнуть сказанное, закончить предложение, позволить собеседнику “переварить” сказанное, предоставляют дополнительные возможности экономии дорогостоящей полосы пропускания распределенной сети. Голосовой интерфейс корпорации Cisco Voice Port использует технологию VAD для того, чтобы добиться экономии приведенным выше способом. На рис. 3.6 показано, как можно сэкономить полосу пропускания.
ГоворящийСлушатель
В этом । гI направлении ШИПаудиоканал закрыт
Рис. 3.6. Обнаружение голосовой активности: экономия полосы пропускания за счет пауз одного из собеседников
Цифровая интерполяция речи представляет собой функцию, исследуюшую речь для определения ее мощности (т.е. громкости), изменений громкости, частоты и изменений частоты. В периоды молчания механизм рассылки посылает уведомление “начало периода молчания”, в течение которого приемник передает слушателю только белый шумЗ (или комфортный шум, comfort noise/ На протяжении периода молчания передатчик не посылает приемнику пустые пакеты или фреймы, вследствие чего остается больше места для передачи наполненных пакетов или фреймов. Когда абонент вновь начинает говорить, процессор DSP активизирует канал для передачи речи.
Подход с использованием цифровой интерполяции речи эффективен при обычном разговоре, однако он может расстроить работу некоторых систем передачи речи, которые заканчивают запись в случае отсутствия голосовых сигналов. При использовании такого метода с голосовыми маршрутизаторами Cisco следует соблюдать осторожность. Поздние версии операционной системы корпорации Cisco IOS позволяют системному администратору контролировать синхронизацию действий метода VAD в случае молчания для того, чтобы случайно не склеить независимые слова и фразы. Следует также иметь в виду, что, хотя экономия полосы пропускания привлекательна, комфортный шум, ввиду его искусственного происхождения, может оказаться неприятным для слушателя.
3 Шум равномерной интенсивности во всех частотах диапазона. Генерировать белый шум энергетически невозможно, здесь имеется в виду квазибелый шум, т.е. шум с одинаковой интенсивностью в слышимом диапазоне. — Прим. ред.
Оценка качества голосового телефонного сигнала
Как показано на рис. 3.7, компания AT&T определила три уровня оценки качества голосового сигнала для сравнения различных методов сжатия (табл. 3.1).
32322424Неприемлемое Бизнес-качество Междугородноекачество
32
32
24
24
PCMIG.711)
ADPCM 24 Кбит/с (G.723)ADPCM 24 Кбит/с (G.723)16 -16 -8 -8 -ООADPCM 16 Кбит/с (G.726)UXELP16 Кбит/с (G .728)CS-ACELP 8 Кбит/с (G,729а)CS-ACELP8^6ht/c(G.729)ADPCM 16 Кбит/с (G.726)UXELP16 Кбит/с (G .728)CS-ACELP 8 Кбит/с (G,729а)CS-ACELP8^6ht/c(G.729)КачествоКачествоADPCM 32 Кбит/с (G.721)
ADPCM 24 Кбит/с (G.723)
ADPCM 24 Кбит/с (G.723)
16 -
16 -
8 -
8 -
О
О
ADPCM 16 Кбит/с (G.726)UXELP16 Кбит/с (G .728)
CS-ACELP 8 Кбит/с (G,729а)
CS-ACELP8^6ht/c(G.729)
ADPCM 16 Кбит/с (G.726)UXELP16 Кбит/с (G .728)
CS-ACELP 8 Кбит/с (G,729а)
CS-ACELP8^6ht/c(G.729)
Качество
Качество
Рис. 3.7. Сравнение качества сигнала при использованииразличных методов сжатия данных
Таблица 3.1. Уровни качества голосового сигнала, используемые компанией AT&T
Уровень качества
Описание
Примеры
Качество уровня междугородной связи
Звук неотличим от полностью аналогового (при соединении по медному проводу). Обеспечивает наилучшее качество звука при отсутствии различимых искажений
При звонке в континентальной части США обычно обеспечивается междугородное качество
Качество уровня делового разговора
Ощущаются искажения и качество понижено, однако распознать собеседника можно по голосу и вести осмысленный разговор
При совершении звонка между различными континентами и в случае использования передающей системы низкого качества, как в странах третьего мира
Неприемлемое качество
Раздражающие искажения, деформирующие речь абонента. Слова и фразы трудно понять из-за значительных помех, что затрудняет ведение разговора
Звонки на удаленные переносные системы, используемые, например, в военных условиях или в удаленных местах разведки нефти
Стандарт G.71I, утвержденный ITU-T, относит наилучшее качество голосового сигнала к категории “междугородная”. В данном случае звук практически не отличается от получаемого при непосредственной передаче по медному проводу из конца в конец. Все остальные стандарты кодировки сравниваются с приведенным. Второй промышленный стандарт кодировки, ADPCM 32000, попадает в категорию “деловая связь”. Как отмечалось ранее, ADPCM существует в нескольких разновидностях; в них при уменьшении полосы пропускания понижается качество сигнала. Разновид-
ность ADPCM 16000 попадает в категорию, называемую “неприемлемого качества", ввиду слишком большого количества искажений, которые не позволяют вести осмысленный разговор.
Как показано на рис. 3.7, методы кодировки CS-ACELP обеспечивают лучшее качество сигнала, чем у всех разновидностей метода ADPCM, и приближающееся к качеству метода РСМ. Данные методы кодировки довольно дороги из-за потребности в больших мощностях для обработки сигнала, но затраты, безусловно, окупаются за счет экономии полосы пропускания.
ITU-T, как и AT&T, определила параметры для измерения качества голосового сигнала. Правильная оценка качества сигнала критически важна при проектировании объединенных сетей для передачи голосовых и обычных данных, поскольку традиционно широкополосные схемы давали лучшее качество, чем узкополосные. Такая ситуация может привести к большим, чем первоначально предполагалось, затратам для корпораций, создающих голосовую сеть на основе уже существующей сети для обычных данных.
В следующих разделах рассматриваются категории качества, определенные ITU-T, методы измерения и количественные показатели качества для различных методов сжатия.
Измерение качества голосового сигнала методом ITU-T
В отличие от трех категорий, используемых AT&T, ITU-T определяет для оценки качества сигнала при сжатии пять категорий, описанных в табл. .3.2. Каждой из этих категорий назначена количественная оценка от 1 до 5; при этом оценку 5 получает передача междугородного качества, а неудовлетворительная оценка имеет значение 1. Ниже описывается, как 1TU-T использует эту шкалу для сравнительной оценки различных методов сжатия голосовых данных.
Таблица 3.2. Уровни качества голосовых сигналов, используемые ITU-T
Уровень качества
Описание
Примеры
Междугородное качество (категория 5)
Междугородное качество соответствует качеству сигнала при передаче по медному проводу
Разговоры по местной АТС или в зоне одной телефонной станции (в одной географической зоне)
Прозрачное качество (категория 4)
Качество, близкое к междугородному, с небольшими или почти незаметными искажениями. Такие искажения могут заметить слушатели с тонким слухом, но они не раздражают при разговоре
Междугородные и международные переговоры между соседними странами
Разговорное качество (категория 3)
Данный уровень качества характеризуется ощутимыми искажениями. При этом на слух воспринимается пониженное качество канала, и у абонента может возникнуть необходимость попросить собеседника повторить часть сказанного
Разговоры между разными континентами или разговоры в . странах третьего мира
Окончание табл. 3.2
Уровень качества
Описание
Примеры
Синтетическое качество
Синтетическое качество терпимо, но искажения весьма раздражают, и распознать собеседника по голосу довольно трудно. Вследствие низкого качества воспроизведения абонент слышит нечто напоминающее машинный голос
Телефонные коммуникации между кораблем в море и береговой станцией
Неудовлетворите льное качество (категория 1)
При плохом качестве воспроизведения слушатель иногда оказывается перед необходимостью запросить другой канал. Разговор часто превращается в переспрашивание того, что было сказано
Интерференция, вызванная неисправным оборудованием или вызываемая внешним источником, например радиопередатчиком
Средняя экспертная оценка качества звука
1TU-T рекомендует измерять качество голосового сигнала пятью категориями, описанными в табл. 3.2. При этом используется субъективная методология, называемая средней экспертной оценкой (Mean Opinion Score — MOS). Субъекты опроса собираются в одной лаборатории, и им предлагают оценить качество голосового сигнала при различных методах сжатия. При оценке используются пять категорий, рассмотренных выше. Участники слушают записанное сообщение, которое базируется на меняющихся фрикативах. Для англоязычных слушателей при измерении MOS используется фраза: “Nowadays, a chicken leg is a rare dish”. По мере того, как участники слушают сообщение, они осознают, что в этой фразе присутствуют твердые звуки (такие как звук “К” (К) в слове chicken) и мягкие звуки (такие как “СП" (Ч) в слове chicken), долгие гласные (такие как звук “А” (А) в слове nowadays) и краткие гласные (такие как звук “1” (И) в слове dish). При прослушивании сообщения, полученного при использовании различных методов сжатия, оценки участников теста используются для получения среднего значения. 1TU-T рассматривает оценку 4.0 как соответствующую междугородному качеству.
Хотя метод MOS по-прежнему широко используется, в настоящее время в сетевой индустрии начинает применяться новый, более совершенный метод измерения качества голосовых сигналов. Метод называется измерением воспринимаемого качества речи (Perceptual Speech Quality Measurement — PSQM) и зарегистрирован в организации 1TU-T как стандарт Р.861. Метод PSQM был создан для измерения качества сигнала в передающих системах, первоначально предназначенных для обычных данных, таких как устройства, передающие голосовые сообщения по IP-сетям. Метод PSQM оценки качества звука оказывается иногда более точным, чем MOS, поскольку он не использует субъективные оценки и учитывает искажения, которые имеют место в системах передачи голосовых данных по обычным сетям, такие как задержки и потери пакетов или фреймов. Некоторые производители оборудования PSQM включают опцию преобразования оценок PSQM в значения MOS. Корпорация Cisco Systems использует PSQM как более точный метод для измерения качества сигнала при передаче голосовых данных по обычным сетям.
ОДОДЧг.схъ k A^v£Hnqvnax\%^%^^\\\\ъ\х
ОД
ОД
Следует помнить, что рекомендации IYU-T по использованию MOS в качестве средства оценки качества описывают только методику проведения теста. Сама ITU-T не публикует индивидуальные оценки для конкретных кодеков. Соответственно результаты различных тестов, выполненных различными производителями, могут отличаться друг от друга.
Сравнительная оценка качества сжатого цифрового звукового сигнала
При сопоставлении MOS-оценок различных методов сжатия данных проявляются значительные различия. В табл. 3.3. приведены MOS-оценки выбранных методов сжатия, опубликованные ITU-T. Из табл. 3.3 становятся очевидны очень высокие оценки стандарта G.711 РСМ: небольшой размер фрейма или интервала выборки (0,125 с соответствует 8000 образцам в секунду) и невысокие требования к мощности процессора (достаточно скорости 0,34 миллиона инструкций в секунду, или MIPS). Стандарт G.726 ADPCM получил несколько меньшую оценку, чем G.711, с несколько большими требованиями к процессору и той же частотой выборки. Стандарты G.7129 и G.729a требуют большей мощности процессора, и хотя их битовые показатели ниже, общая их MOS-оценка весьма высока. Использование последних двух стандартов позволяет сэкономить средства корпорациям, объединяющим голосовые и обычные сети. При использовании несколько большей полосы пропускания голосовые данные могут передаваться вместе с обычными данными и при этом достигается качество, близкое к стандарту G.711 РСМ.
Таблица 3.3. MOS-оценки различных методов сжатия голосовых данных
Кодек
Метод сжатия
Скорость (Кбит/с)
Требования к процессору, MIPS
Задержка при сжатии (мс)
Размер фрейма
MOS- оценка
G.711
РСМ
64
0,34
0,75
0,125
4,1
G.726
ADPCM
32
13
1
0,125
3,85
G.728
LD-CELP
16
33
3-5
0,125
3,61
G.729
CS-ACELP
8
20
10
10
3,91
G.729a
CS-ACELP
8
10,5
10
10
3,9
Сравнительная оценка качества сжатого цифрового звукового сигнала для различных условий тестирования
Хотя MOS-метод оценки качества сжатия и удобен для начальной оценки, следует использовать только для сравнительных целей. В реальных ситуациях объединения голосовых данных с обычными мы сталкиваемся с более сложными ситуациями, чем просто с компанией людей в лаборатории, слушающих цитаты о куриных бедрышках. В реальном мире приходится считаться с тем, что некоторые люди говорят не очень отчетливо, биты при передаче по сети могут быть повреждены или утеряны (при повторной передаче голосовые данные должны быть доставлены даже с ошибками, по-
скольку процесс происходит в реальном времени), и/или могут возникать ошибки при инкапсуляции данных во фреймы. Необходимо также принимать во внимание кодирование магистральных коммутаторов, при котором сжатые голосовые данные распаковываются на промежуточном участке, а затем вновь сжимаются в прежний или новый формат и направляются на третий участок. Все перечисленные обстоятельства ухудшают MOS-оценку, и качество голосовых данных резко падает, как это имеет место при неоднократной перезаписи видеопленки.
Сравнение оценок метода MOS
Имея MOS-оценки для различных типов кодирования, можно построить сравнительные графики. Как видно из рис. 3.8, вокодеры имеют тенденцию к снижению MOS-оценок независимо от их битовой скорости. Кодировщики формы волны (такие как РСМ и ADPCM) имеют значительно лучшие оценки, однако требуют больших битовых скоростей. Их качество резко падает при низких битовых скоростях. Однако гибридные кодировщики (такие как LD-CELP и CS-ACELP) имеют весьма высокие оценки даже при низких битовых скоростях. Как видно из рис. 3.8, метод CS-ACELP при скорости 8 Кбит/с очень близок по качеству к РСМ (64 Кбит/с).
Рис. 3.8. Сравнительный MOS-анализ
Результаты, показанные на рис. 3.8, представляют собой точку зрения автора и не являются научным результатом какого-либо конкретного теста. Как правило, кодировщики формы волны имеют более высокие оценки, а вокодеры — более низкие. В табл. 3.4 приведены MOS-оценки, использованные для построения графиков на рис. 3.8. Например, гибридные кодировщики при скорости 8 Кбит/с имеют оценку примерно 3,9, которая является типичным результатом для стандарта G.729.
Таблица 3.4. Оценки метода MOS
Оценка
КачествоУровень искажений
5
ПрекрасноеНе ощущаются
4
ХорошееОщутимы, но не вызывают раздражения
3
УдовлетворительноеОщутимы и несколько раздражают
2
НедостаточноеРаздражают, но не вызывают протеста
1
ПлохоеОчень раздражают и вызывают протест
Стандарты сигналов каналов и форматы фреймов
Когда пользователи голосовых технологий Cisco подключаются к открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN) или к местной АТС через цифровой интерфейс Т1 или Е1, большинство производителей телефонного оборудования соглашаются на стандартный формат кодирования PCM G.711. Данный формат используется по умолчанию большинством цифровых телефонных систем. Для того чтобы лучше понять, где проходит граница разделения ответственности между местной АТС (или оператором связи) и клиентским голосовым маршрутизатором корпорации Cisco, необходимо рассмотреть формат цифрового интерфейса. В следующих разделах рассмотрен принцип работы линий Т1 и Е1 во взаимодействии с остальными подсоединенными устройствами при передаче голосовых данных. Будут рассмотрены физические свойства соединений, а также логические особенности и способы построения фреймов. Кроме того, будут рассмотрены синхронизация, согласование во времени и методы уведомления о режиме ожидания и активном режиме каждого из устройств.
Каналы T1/DS1
Значительное количество людей, работающих в сфере информационных технологий, неосознанно используют аббревиатуры не обращая внимание на их первоначальное значение и предполагаемую цель их использования. Так, например, происходит, когда говорят о цифровой службе, доступной в США и называемой Т! или DSL В действительности эти два термина имеют разные значения, и каждый из них должен употребляться в своем контексте.
Термин Т! относится к началу 60-х годов XX века, когда появились линии такого типа. В то время все линии, работающие на определенной скорости (1,544 Мбит/с), проходили по поверхности земли. Использование наземного медного кабеля в первых каналах Т1 отдельно упоминается в связи с тем, что на протяжении всей линии на каждые 4000—6000 футов приходилось устанавливать повторители; в противном случае сигнал ослаблялся. По этой причине термин Т1 преимущественно используется при обсуждении физических характеристик линии. Логической характеристикой канала Т1 является метод передачи логических единиц и нулей. Физической характеристикой линии Т1 является входное сопротивление.
С помощью термина DS1 описывают характеристики метода создания фреймов для метода цифровой передачи (для стандарта сигналов 1-го уровня). Применение данного термина указывает на способность устройства передавать 24 канала DS0 или один фрейм DS1 и группировать эти фреймы в структуру непрерывного суперфрейма (т.е. 12 фреймов последовательно) или расширенного суперфрейма (т.е. 24 фрейма последовательно). Подробное описание структуры фреймов DS1 и причины их использования будут даны в следующем разделе. Ниже будут рассмотрены различные виды структур фреймов и способы служебного оповещения по отдельным каналам о состоянии канала и устройства — ждущем и активном режимах, а также критически важный вопрос синхронизации между обоими концами линии.
Формат цифрового сигнального суперфрейма DS1
Поскольку первоначальной целью создания технологии DS1 была передача голосовых данных (а не обычных, как считает большинство), необходимо исходить из того, что формат фреймов был установлен для передачи одного PCM-образца от каждого из 24 происходящих одновременно телефонных разговоров по одному и тому же физическому проводу. На рис. 3.9 показан формат фреймов линии DS1, каждый из которых последовательно переносит 8-битовый образец от первого телефонного канала, затем от второго канала и так далее до 24-го канала. Суммарная длина таких образцов равна 192 битам (24 фрейма по 8 битов), пересылаемых последовательно друг за другом. В конце каждого фрейма находится специальный 193-й бит, используемый для синхронизации. Контрольный бит будет обсуждаться позднее, в разделе “Стандарт заимствованного бита".
24 временных интервала (DSO=64 Кбит/с)
Фрейм #1
DSO#1
DSO #2
DSO#3
DSO #4
DSO #24
1
Фрейм #2
DSO#1
DSO #2
DSO #3
DSO #4
DSO #24
0
Фрейм #3
DSO#1
DSO #2
DSO#3
DSO #4
DSO #24
0
Фрейм #12
DSO#1
DSO #2
DSO#3
DSO #4
DSO #24
0
12 фреймов суперфрейм (SF)Бит кодирования фреймов —'
24 фрейма=расширенный суперфрейм (ESF)
Следует последовательности 0001101 1100
Рис. 3.9. Формат фрейма DS1
Важно отметить, что передающему устройству (например, местной АТС) необходимо передавать принимающему устройству (например, маршрутизатору Cisco) 8000 битов в секунду для воссоздания одной секунды звукового сигнала для каждого из 24 отдельных телефонных каналов. (Напомним, что при использовании метода РСМ образцы выбираются 8000 раз в секунду, и каждый образец описывается 8 битами.) Теперь немного математики: если фрейм состоит из 193 бит и каждую секунду передаются 8000 фреймов, то общая скорость передачи составляет 1544000 бит/с (193 умножить на 8000).
С другой стороны, при использовании метода РСМ 24 телефонных канала используют каждый 64000 бит/с, следовательно, требуется пересылать 24 х 8000= 1536000 бит/с плюс 8000 фреймовых битов, что дает то же самое общее число 1544000 бит/с.
Стандарт заимствованного бита
Как уже упоминалось в текущей главе, линии Т1 были разработаны для замены индивидуальных аналоговых интерфейсов. Как правило, для осуществления связи между местной АТС и голосовым маршрутизатором Cisco используется интерфейс Е&М. В главе 2 отмечалось, что стандарт Е&М передает в каждый конкретный момент только один разговор, поэтому линия типа Т1 эквивалентна 24 соединениям Е&М. Цифровые интерфейсы Е&М не только передают 8-битовые аудиообразцы. Необходимо также уведомлять о статусе контакта М, идущего от местной АТС к маршрутизатору Cisco. Подобная система реализуется на основе метода, называемого стандартам заимствованного бита.
Для того чтобы понять, как работает стандарт заимствованного бита, необходимо вернуться назад и пристальнее рассмотреть 193-й бит, используемый для синхронизации каждого фрейма. Для осуществления требуемой функции значение 193-го бита при передаче задается фиксированным и равным заранее заданному значению. Значение 193-го бита называется комбинация фрейма D4. Следующая за ним последовательность в формате суперфрейма имеет вид 1000 1101 1100. На рис. 3.9 показано, что первый фрейм суперфрейма содержит в 193-й позиции бит, равный 1. Во втором и в третьем фреймах первый бит равен нулю. Так продолжается вплоть до 12-го фрейма, после чего начинается новый суперфрейм, и значения первого бита вновь следуют той же последовательности: 1000, 1101, 1100. Используя эту последовательность, приемное устройство линии Т1 имеет возможность идентифицировать первый фрейм, второй, третий и так далее до 12-го фрейма в данном суперфрейме.
Внимание!
Для установления синхронизации принимающему устройству линии Т1 достаточно получить только 4 фрейма. Причиной такой ситуации является то, что любые четыре последовательных первых бита фреймов уникальны в том смысле, что они отличаются от любых других последовательных четырех битов этой же последовательности. Если, например, устройство Т1 получает четыре фрейма с последовательностью первых битов 0110, то это фреймы 4,5,6 и 7 в данном суперфрейме. Если проанализировать последовательность создания фреймов, то выясняется, что любые 4 бита такой последовательности уникальны.
Какое отношение имеет все перечисленное к служебным сигналам? При использовании стандарта заимствованного бита определяется 6-й фрейм, и наименьший значащий бит в каждом из 24 каналов используется для сообщения о статусе контакта М, идущего от местной АТС к маршрутизатору Cisco. (Напомним, что линия Т1 моделирует 24 соединения типа Е&М, поэтому требуется сообщить информацию о состоянии 24 контактов М.) Поскольку каждый из 24 каналов в 6-м фрейме представляет собой 8-битовое PCM-слово (кодируемое с образца длительностью 1/8000 секунды), передающее устройство Т1 “заимствует", или, говоря другими словами, изменяет наименьший значащий бит и использует его для сообщения о статусе контакта М- провода. Подобный процесс происходит также и в 12-м фрейме. Заимствованный бит 6-го фрейма называется A-битом, а заимствованный бит 12-го фрейма называется Вбитом. На рис. 3.10 показаны форматы 6-го и 12-го фреймов. Взятые вместе, биты А и В могут образовать 4 последовательности: 00, 01,10 и 11. Их значения становятся важными в том случае, когда телефоны и телефонные линии могут находиться в режимах, отличных от активного и режима ожидания. Комбинация битов А и В позволяет местной АТС передавать дополнительные сигналы состояния линии, такие, например, как передача сигнала или захват линии.
Поскольку при использовании сигнализации заимствованного бита один из битов 8-битового аудиообразца каждого канала DS0 изменяется и используется для синхронизации, образцы 6-го и 12-го фреймов теряют часть своей информации. Вместо обычных восьми битов каждый шестой фрейм каждого канала содержит только семь битов, а все остальные фреймы — восемь. В результате появляется ошибка квантования, ухудшающая качество получаемого и воспроизводимого аналогового сигнала, поэтому сглаживающие фильтры, как говорилось выше в данной главе, приобретают большую популярность в качестве средства устранения шума квантования.
Фреймы #1-5
DSO#1
DSO#2
DSO#3
OSO #4
OSO #24
F
Фрейм #6
DSO#1 А
DSO#2 A
DSO#3 A
DSO#4 A
DSO#24 A
1
Фреймы #7-11
DSO#1
DSO#2
DSO#3
DSO#4
OSO #24
F
Фрейм #12
DSO#1 В
DSO#2 В
DSO#3 В
DSO#4 В
DSO#24 В
0
А и В представляют заимствованные биты в каждом 8-битовом образце
Рис. 3.10. Формат стандарта заимствованного бита
Расширенный суперфрейм
В начале 1980-х годов специалисты компании AT&T осознали необходимость использования внутриполосного канала управления в линиях Т1. Такой канал предполагалось использовать для управления устройствами Т1 с целью тестирования каналов DS0 путем закольцовывания и определения количества ошибок при разбиении на фреймы или аналогичных искажений с целью проведения оценки и анализа качества линии. Кроме того, формат Т1 мог быть изменен таким образом, чтобы он позволял включить циклические контрольные суммы для обнаружения (но не исправления) ошибок при создании фреймов. Было принято решение использовать для этой цели 8000-й бит фрейма. После разработки нового метода разбиения на фреймы 4000 из 8000 битов стали использоваться для управляюшего канала: 2000 из них использовались для проверки контрольных сумм (CRC), а еще 2000 по-прежнему использовались для синхронизации фреймов.
Исходя из таких соображений был разработан формат расширенного суперфрейма. В то время как суперфрейм использует формат, состоящий из 12 непрерывных фреймов, расширенный суперфрейм использует 24 фрейма. Из стандартных 24 фреймов двенадцать содержат в позиции 193-го бита управляющую информацию, шесть фреймов переносят информацию о контрольной сумме (CRC), а еше шесть содержат биты синхронизации. В табл. 3.5 описан формат расширенного суперфрейма, начиная с 1го фрейма и заканчивая 24-м. В каждом из 24 фреймов расширенного суперфрейма 193-й бит используется для служебных целей. Стандарт заимствованного бита теперь может описывать 16 различных ситуаций посредством использования битов ABCD или, по выбору, четыре ситуации, используя биты АВ, или две ситуации, используя только бит А. Отметим, что первый фрейм содержит только управляющий бит, который называется битом управления каналом данных (data link control — DLC). Второй фрейм содержит бит CRC (или бит проверки блока — block check bit). Третий фрейм — бит DLC, а четвертый бит содержит бит синхронизации или бит Гс (бит расширенного фреймирования — framing extended bit). Приведенный цикл продолжается до окончания передачи 24-го фрейма, после чего начинается снова.
Таблица 3.5. Формат расширенного суперфрейма
Функция 193-го бита
Биты DSO
Служебные биты
Фрейм
FeDLВС
Поток данных
Служебный сигнал
24
16
Функция 193-го битаБиты DSOСлужебные биты
1
МБиты
1-8
2
С1Биты
1-8
3
МБиты
1-8
4
0Биты
1-8
5
МБиты
1-8
6
С2Биты8-й битААА
1-6
7
МБиты
1-8
8
0Биты
1-8
9
МБиты
1-8
10
СЗБиты
1-8
11
МБиты
1-8
12
1Биты8-й битАВВ
1-7
13
МБиты
1-8
14
С4Биты
1-8
15
МБиты
1-8
16
0Биты
1-8
17
МБиты
1-8
18
С5Биты8-й битААС
1-7
19
МБиты
1-8
20
1Биты
1-8
21
МБиты
1-8
Функция 193-го бита
Биты DSO
Служебные биты
22
С6
Биты 1-8
23
М
Биты 1-8
24
1
Биты8-й бит
1-7
А
В
D
На канале управления — контакт М или DLC — используются два стандартных протокола, ANSI Т1.403, и фирменный протокол корпорации AT&T. На маршрутизаторе Cisco может быть сконфигурирован один из них. Решение о том, какой протокол сконфшурировать на маршрутизаторе, принимается на основе того, какой протокол используется для мини-АТС или оператором связи.
Из табл. 3.5 видно, что формат расширенного суперфрейма (ESF) позволяет использовать заимствованный бит в 6-м, 12-м, 18-м и 24-м фреймах. Такая ситуация является результатом формата ABCD, позволяюшего описать 16 различных состояний. В случае, когда необходимо представить только 4 состояния, 6-й фрейм содержит бит А, 12-й фрейм содержит бит В. в 18-м фрейме повторяется бит А, а в 24-м фрейме — Вбит. При необходимости представить только два состояния каждая позиция заимствованного бита содержит А-бит.
Синхронизация и кодирование линии
Большая часть оборудования для линий Т1 имеет функции таймирования для синхронизации битов, которые содержат следующие опции.
Внутреннее время системы: синхронизация осуществляется с помощью независимого внутреннего генератора колебаний, установленного в устройствах оборудования Т1.
Тактовые импульсы, получаемые из сети: синхронизация осуществляется на основе битов, поступающих вместе с принимаемым сигналом. Такая синхронизация координируется с внутренним генератором и используется при отправке всех сигналов.
Автоматическая синхронизация: синхронизация осуществляется на основе принятого сигнала, но не координируется с внутренним генератором. Такой метод используется только для отправки сигналов с одного и того же интерфейса.
Большую часть времени оборудование линии Т1 использует синхронизацию от приемной линии, которая также называется “тактовые импульсы, получаемые из сети". Данный метод контроля времени гарантирует, что принятые биты будут соответствовать показателям времени сети, которые получаются из очень точных часов, находящихся в самом сердце цифровой сети. Для получения тактовых импульсов принимающим оборудованием линии Т1 устройство регистрирует импульсы в цепи и измеряет промежутки времени между импульсами для создания собственного источника времени. Такой внутренний источник создается путем подачи электрических импульсов по проводу на кристаллический генератор, который обеспечивает относительно стабильные колебания. Рассматриваемый тип временной настройки цепи воспроизводится путем подачи выходного импульса генератора вновь на вход цепи вместе с импульсами, полученными непосредственно по линии Т1. Отсутствие импульсов
в цепи вызывает “дрейф” эталонных часов. Передаваемые импульсы служат для синхронизации, а передаваемые нули — нет. Поскольку при передаче нулей импульсы отсутствуют, операторы связи требуют, чтобы клиентское устройство выполняло определенные требования, которые обеспечивают достаточное количество импульсов в цепи для достижения соответствующей временной координации. Такие правила известны как требование “плотности единичных импульсов" и состоят в следующем:
не позволяется передача более 15 последовательных нулей;
по меньшей мере 12,5% потока данных должны представлять собой единицы.
Внимание!
Говорят, что линия Т1 использует схему модуляции, называемую кодирование с чередованием полярности элементов (Bipolar Alternate Mark Inversion Return-to-zero — AMI). Данный термин означает, что при передаче единиц в цепь подаются импульсы квадратной формы с чередованием полярности. Последовательные единицы кодируются импульсами с противоположной полярностью, положительной и отрицательной, а последовательные импульсы одной полярности не допускаются. Если по ошибке все же поступают импульсы одинаковой полярности, то такая ошибка называется нарушением биполярности (bipolar violation — BPV). Нули не вызывают появления импульсов в цепи.
При использовании линии Т1 для передачи голосовых данных в форме РСМ правила плотности единичных импульсов должны соблюдаться в обязательном порядке, поскольку ни один 8-битовый образец не может быть представлен восемью нулями (см. раздел выше “Квантование сигнала”). Неприятности, однако, возникают, когда потребитель пытается использовать свободные каналы DS0 для передачи данных. Данным присуща особенность содержать строки нулей переменной длины, поскольку контроль над источником данных невозможен. Такая ситуация может привести к тому, что в нескольких линиях DS0 содержатся только нули, что приводит к отсутствию импульсов в цепи синхронизации, что, в свою очередь, вызывает нарушение настройки системных часов. Сначала была предпринята попытка обеспечить соблюдение правил плотности единиц путем придания одному из битов каждого 8-битового канала DS0 значения 1.
Такие изменения делались только в линиях DS0, содержащих данные, а не голос. Таким образом, в действительности каждый DS0, содержащий данные, использовал 7 битов с частотой 8000 раз в секунду, т.е. 56000 битов в секунду. Из такого расчета появилась стандартная скорость передачи данных 56000 бит/с, которая используется и в настоящее время в линиях, использующих кодировку AMI. Если линия Т1 полностью используется для передачи данных, то общая плотность потока данных составляет 1344000 бит/с вследствие необходимости искусственного добавления единиц, используемых для соблюдения правил плотности единиц (56000 х 24 = 1344000). Потеря полезной пропускной способности вызвала нарекания со стороны пользователей линий Т1, поскольку они платили за 1544000 бит/с и каждую секунду обмена данными теряли 200000 бит. По этой причине компания AT&T возобновила инженерные исследования с целью обеспечить плотность единичных импульсов, независимо от характера информации, передаваемой пользователем (голос или данные).
В результате появилась новая схема модуляции, названная кодирование с чередованием полярности, заменой восьми нулей и возвращением к нулю (Bipolar with Eight-Zero Substitution Retum-to-zero — B8ZS). В такой схеме модуляции при необходимости передать восемь последовательных нулей вставляется подстановочная последовательность, содержащая бит нарушения полярности (BPV). Подстановочная последовательность содержит бит BPV в 4-
й и 7-й позициях, и приемник считывает такую 8-битовую последовательность как восемь нулей. На рис. 3.11 показана реализация метода B8ZS в сравнении с импульсами схемы АМ1. Поскольку подстановочная последовательность содержит единичные импульсы, поддерживается временная координация.
Восемь нулей модулированных методом АМ!
Восемь нулей модулированных методом B8ZS (предполагается, что последний импульс был положительным)Восемь нулей модулированных методом B8ZS (предполагается, что последний импульс был положительным)Рис. 3.11. Сравнение .методов АМ1 и B8ZSРис. 3.11. Сравнение .методов АМ1 и B8ZS00000000
Восемь нулей модулированных методом B8ZS (предполагается, что последний импульс был положительным)
Восемь нулей модулированных методом B8ZS (предполагается, что последний импульс был положительным)
Рис. 3.11. Сравнение .методов АМ1 и B8ZS
Рис. 3.11. Сравнение .методов АМ1 и B8ZS
Предполагается, что последний - импульс был положительным
Стандарт служебных сигналов в каналах Е1
Применяемый в Европе метод цифровой передачи голоса El, как и технология Tl, описывает физические характеристики канала и логические характеристики фреймов. Линия El должна оканчиваться сопротивлением 75 или 120 Ом и использовать кодировку АМ! или HDB3 (high density bit 3). Согласно стандарту канал El может быть сбалансирован или несбалансирован, в том смысле, что для передачи пулей и единиц могут независимо использоваться два провода с переменным напряжением или один провод для подачи напряжения, а второй — для “земли”.
Внимание!
Метод HDB3 аналогичен методу B8ZS, который используется для обеспечения плотности единичных импульсов. HDB3 размещает импульс BPV в позиции 4-го бита в четырехбитовой последовательности, состоящей из одних нулей. Если приемник обнаруживает три последовательных нуля, то он проверяет четвертый бит. Если четвертый бит представляет собой импульс BPV, то он изменен передатчиком и интерпретируется как нуль. Такой подход обеспечивает достаточное количество импульсов для поддержки временной синхронизации цепи.
Подобно каналу Tl, линия El также описывается структурными характеристиками фреймов, методами передачи служебных сигналов и кодированием. Особенности линии не полностью совпадают с методами Tl и отличаются друг от друга из-за попыток создать стандарт, который был бы принят по всему миру, независимо от инфраструктуры соединения. Вопросы, связанные с характеристиками линии, рассматриваются ниже.
Стандарт на передачу сигналов и метод создания фреймов в линиях Е1
Метод создания фреймов, который используется в линиях Е1, использует 32 ячейки DS0 в качестве одного фрейма, а 16 непрерывно следующих друг за другом фреймов — как мультифрейм (Multiframe). На рис. 3.12 показан формат мультифрейма линии ЕЕ В распо-
ряжении пользователя каналов Е1 имеется 30 DS0; при этом первый полный DS0 содержит синхронизирующие последовательности (в Е1 нет отдельного бита фреймирования), а средний DS0 используется для передачи сигналов последовательности ABCD. Первый фрейм мультифрейма в первой ячейке DS0 содержит уникальную 8-битовую последовательность, которая устанавливает начало нового фрейма. Семнадцатый канал DS0 содержит другую уникальную последовательность, обозначающую первый фрейм мультифрейма. Во втором фрейме мультифрейма первый канал DS0 содержит такую же последовательность, как и первый фрейм, а семнадцатый DS0 используется для переноса кода ABCD для второго входного канала DS0 и восемнадцатого DS0. Такая последовательность используется до 16 фрейма, на котором заканчивается мультифрейм.
7-й интервал первого фрейма содержит
Кодирование линии Е1
В отличие от канала Т1, линия Е1 может быть реализована как на основе кодирования с возвращением к нулю (Return-to-zero coding), так и с кодированием без возврата к нулю (Non-return-to-zero coding). Как уже говорилось выше, для такой линии могут использоваться два формата: AMI и HDB3. Данные варианты необходимы для того, чтобы линии типа Е1 могли быть реализованы в низкокачественных инфраструктурах (которые по- прежнему встречаются, например, в странах третьего мира) без использования дорогостоящих комбинаций кабеля — витой пары и коаксиального кабеля.
Стандарты на передачу сигналов цифровых каналов: CAS и CCS
Способ передачи управляющей информации в линии Т1, заключающийся в использовании в каждом DS0 каждого шестого фрейма, называется канало-зависимым стандартом передачи сигналов (channel-assosiated signaling — CAS), что является ана-
логом метода передачи сигналов заимствованного бита. О линии Т1, содержащей кодированные голосовые каналы РСМ, говорят, что она работает в режиме CAS. Для функционирования голосового маршрутизатора Cisco в режиме CAS необходимо задать соответствующую конфигурацию, поскольку метод CAS не является конфигурацией по умолчанию для интерфейсов линий ТЕ
С другой стороны, линия Е1 передает служебную информацию в 17 канале DS0 все время, поэтому говорят, что она работает в режиме общей канальной сигнализации (CSS). Поскольку формат битовых последовательностей ABCD, используемых для передачи управляющих сигналов, полностью соответствует формату линии Т1, некоторые операторы, которые предлагают линии Е1, по-прежнему используют для своей сигнализации аббревиатуру CAS. В качестве примера можно привести соответствие стандарта CSS технологиями ISDN BR1 и PRI. Каждая из данных служб имеет общий канал, используемый для передачи служебных сигналов и называемый D-каналом, который используется для установления и разрыва соединений каналов данных В.
Сравнительная характеристика цифровой телефонии в линиях Т1 и Е1
Как показано в табл. 3.6, линии Т! и El подобны, поскольку могут передавать голосовые данные методом РСМ с использованием определенных стандартов управляющих сигналов. Канал El имеет большую пропускную способность, чем линия Т1, обе технологии предназначены для использования нескольких форматов фреймов, позволяющих осуществлять передачу служебной информации. Модификация линии Е1, называемая Л, используется в отдельных регионах Японии.
Таблица 3.6. Сравнительная характеристика линий Т1 и Е1
Линии Т1 (стандарт ITU-T G.733)
Линии E1/J1 (стандарт ITU-T G.732)
Частота выборки
8 КГц
8 КГц
Битовая скорость канала
DS0 — 64 Кбит
DS0 — 64 Кбит
Количество подканалов в одном фрейме
24
32
Количество каналов в одном фрейме
24
30
Количество битов в одном фрейме
24x8 + 1= 193
32 х 8 = 256
Метод создания
Суперфрейм (12 фреймов)
Мультифрейм (16 фреймов)
фреймов
Расширенный суперфрейм (24 фрейма)
Разделитель фреймов
193-й бит фрейма
Первый DS0
Системная скорость в битах
8000x 193 = 1,544 Мбит
8000 х 256 = 2,048 Мбит
Стандарт передачи
Стандарт заимствованного
Стандарт CAS в 17-м подканале
управляющих сигналов
бита (CAS)
Синхронизация в цифровой телефонии
Следствием того, что поддержка синхронизации на цифровом интерфейсе является настоятельной необходимостью, стала разработка нескольких технологий. Битовая синхронизация поддерживается с помощью первичного источника времени, получаемого из самих принимаемых импульсов в сети. Для того чтобы обеспечить достаточное количество импульсов, необходимое для надежной работы источника времени, необходимо соблюдение правила плотности единичных импульсов. Синхронизация подканалов поддерживается простым отсчетом 8 битов для каждой линии DS0. Поскольку вся цепь работает в режиме временного разделения каналов (TDM), решение такой задачи относительно просто. Синхронизация фреймов поддерживается благодаря уникальной последовательности при группировке многих фреймов в единый набор. Примерами такой группировки являются суперфрейм, расширенный суперфрейм и мультифрейм, рассмотренные выше в данной главе. Например, в суперфрейме 193-й бит каждого фрейма следует заранее заданной последовательности при передаче 12 фреймов, а затем процесс повторяется. Расширенный суперфрейм использует специальную последовательность на протяжении 24 фреймов, а линия Е1 использует для этого весь первый подканал DS0.
Поддержка синхронизации приобретает еще большее значение, если учесть, что время передачи одного бита по линии Т1 составляет всего 648 наносекунды. Если принять во внимание многие километры проводов и согни передающих устройств, представить себе, как все это работает, очень сложно. Один 8-битовый подканал DS0 передается за 5,18 микросекунд, фрейму требуется 125 микросекунды, а передача суперфрейма происходит в течение всего лишь трех миллисекунд. Если задуматься, то представить себе, как операторам связи вообше удается поддерживать и отслеживать работу всех этих систем, практически невозможно.
Технология ISDN
По мере расширения потребности в одних и тех же сетях для передачи голосовых и обычных данных вновь возникает необходимость в использовании средств ISDN, в данном случае в качестве предпочтительного способа соединения местных АТС и оборудования для передачи голоса/данных (такого, например, как маршрутизаторы Cisco). Поскольку технология ISDN позволяет осуществлять доступ к многочисленным службам посредством общего интерфейса (2B+D, или два канта носителя (Bearer), и один дельта-канал, или управляющий, для интерфейса базового уровня — BR.1), основана на общепринятом стандарте и может коммутировать канты так, как требуется потребителю (включать и выключать); данный метод хорошо подходит для совместной передачи голосовых и обычных данных. Данные могут быть переданы по В-кантам в случае, когда голосовые устройства их не используют, а голосовые коммутаторы могут быть включены или выключены по требованию. В двух следующих разделах будет рассмотрена структура сетей ISDN применительно к потоку голосовых данных и другим интегрированным службам. Будут также описаны стандарт передачи сигналов ОКС 7 (или SS7), внеполосные методы передачи управляющих сигналов и сеть управления, первоначально разработанная компанией AT&T, а также причины того, почему ISDN продолжает расширять службы стандарта SS7.
Структура сети ISDN
Как показано на рис. 3.13. мини-АТС технологии ISDN могут быть использованы для вызова различных служб телекоммуникационной сети. При необходимости в рамках метода могут быть предоставлены коммутируемые службы (голосовые соединения или соединения для данных, вызываемые по запросу) или выделенные линии (такие как фиксированные соединения для данных). Особенно привлекательна такая технология для пользователя, находящегося дома или в небольшом офисе (small office/home office — SOHO). Такой пользователь использует, например, BRI-соединение дома, и у него может возникнуть необходимость в подключении к телефонной станции для работы с телефонными службами или для передачи данных в любое время суток. Дня подобных типов соединений маршрутизаторы Cisco могут подсоединять пользователя к мини-АТС, совместимой с интерфейсами PRI и BRI сети ISDN. Приведенные выше методы широко используются в европейских странах.
Сетевая структура ISDN
Рис. 3.13. Структура сети ISDN
Протоколы сети ISDN
D-канал ISDN используется для установления и разрыва коммутируемых и постоянно существующих соединений. Для этой цели стандарт ITU-T использует соответствующий D-каналу протокол 3-го уровня Q.931. Его основные функции перечислены ниже.
Установление новых вызовов, как входящих, так и исходящих.
Сбор информации и действия в соответствии с информацией, получаемой во время вызова (при таких операциях, как захват линии и передача).
Разрыв вызова по запросу.
Осуществление различных вспомогательных функций, таких как контроль длительности вызова, различные параметры учета вызова и ее контроль.
Поскольку технология ISDN является ответственной за связь на участке между интерфейсом пользователя и интерфейсом сети, некоторые управляющие сигналы должны быть распространены далее в телекоммуникационную сеть для осуществления требуемых соединений и их разрыва. К сожалению, телефонная сеть использует для таких целей свой внутренний метод передачи служебных и управляющих сигналов, не совместимый с Q.931.
Стандарт на передачу сигналов ОКС 7
Система ОКС 7 (общеканальная сигнализация, или Signaling System 7), разработанная в 1984 году, представляет собой внутреннюю внеполосную систему сигналов, используемую внутри телекоммуникационной сети. Изначально используемая только корпорацией Bell System, система SS7 в настоящее время используется всеми крупными провайдерами телекоммуникационных служб в США. Она не только решает задачи установления и разрыва соединений вызовов, но и обладает способностью определять адрес отправителя (позволяя, таким образом, определить идентификатор (ID) вызывающей стороны) и даже его физическое местоположение (используемое службами экстренного реагирования для нахождения источника вызова 911).
Система SS7 поддерживает в своей сети многочисленные базы данных для хранения избыточной информации об инициаторе вызова на случай аварии, а также обслуживает запросы о перенаправлении вызовов в обход поврежденных зон сети. В качестве примера коммерческого использования стандарта SS7 можно привести случай, когда обычный 7-значный номер может быть использован для заказа пиццы в любом из 50 штатов США. Пользователю достаточно набрать эти 7 цифр, и SS7 сама определит его физическое расположение и направит его заказ в ближайшую пиццерию в его зоне. После этого физический адрес пользователя (т.е. улица и номер лома) может быть направлен в пиццерию для вывода на экран, для приготовления пиццы и выдачи письменной инструкции шоферу автомобиля, который доставляет заказ.
Протокол Q.SIG
По мере развития стандартов служебных сигналов и цифровых голосовых технологий стала ощущаться потребность в стандартном способе связи между собой миниАТС через частные корпоративные сети. Q.S1G представляет основанный на стандарте протокол, созданный на основе рекомендаций Q.9XX организации ISO. Данные протоколы определяют средства установления, ликвидации и добавления служб передачи сигналов между частными мини-АТС. Будучи независимым от стандартных соединений ISDN, протокол совместим со стандартами общедоступной сети ISDN, но не требует обязательной реализации совместно с технологией ISDN. Главным преимуществом протокола Q.SIG перед стандартными соединениями ISDN является его способность передавать нестандартные службы между мини-АТС. Такая способность, называется Q.S1G.GF (Q.SIG General Features) и обеспечивает передачу управляющей и служебной информации, которая отсутствует в стандартных соединениях ISDN. Q.SIG GF позволяет прозрачно передавать по сети нестандартную информацию. Последние версии операционной системы Cisco дают возможность использовать Q.SIG на соединениях мини-АТС. Протокол Q.SIG поддерживает следующие службы.
Базовая служба. Данная категория включает методы передачи служебных сигналов, используемые для установления, поддержки и разрыва соединений, аналогично базовому методу вызова, используемому в технологии ISDN.
Q.SIG.GF. Эта категория позволяет передавать нестандартные сигналы между мини-АТС. Такая передача является прозрачной па всем пути от одного конца сети к другому.
Дополнительные службы. Такой набор сигналов включает в себя такие службы, как ожидание вызова, передача, обратный вызов и передача вызова.
Важно отметить, что протокол Q.SIG представляет собой альтернативу стандартным методам передачи служебных сигналов ISDN и используется вместо стандарта Q.93I в тех случаях, когда для мини-АТС требуются дополнительные службы, предоставляемые Q.SIG. По мере расширения использования корпоративных сетей передачи голоса протокол Q.SIG будет все чаше использоваться для мини-АТС.
Резюме
В данной главе был рассмотрен стандарт цифровой передачи сигналов. Существует много способов преобразования аналогового сигнала в цифровой, и эти методы коди- рования/сжатия обеспечивают разный уровень качества получаемого сигнала. В качестве методов передачи кодированного звукового сигнала используются цифровые технологии EI и ТЕ Благодаря использованию временного разделения каналов они обеспечивают фиксированное количество подканалов в пределах одной линии. Рассмотренные каналы также используют различные методы передачи служебных и управляющих сигналов от одного конца линии к другому. Форматы, используемые при создании фреймов методов передачи EI и ТЕ различаются, при этом наиболее важным фактором при создании фреймов и выборе метода кодирования является синхронизация. Новым типом голосового соединения в США является технология ISDN, которая используется и в Европе. Сочетание возможностей системы SS7 и протокола Q.SIG, используемого в каналах ISDN, еще больше расширяет диапазон возможных решений для передачи голосовых сообщений.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы’’.
С какой частотой производится выборка голоса при использовании кодировки G.71I РСМ?
Приведите два примера гибридной кодировки.
Каким образом ITU-T оценивает качество голосового сигнала?
Сколько непрерывных фреймов содержится в суперфрейме?
Какой метод кодирования в линии Т1 гарантирует выполнение требования плотности единичных импульсов?
Какой тип фреймов D4 используется в суперфреймах линий Т1?
Как называется формат фреймов канала Т1?
Какие два метода колировки используются для каналов Е1?
Сколько времени требуется для передачи одного бита по линии ТГ?
Как называется отдельный канал для передачи служебных сигналов, который используется в телефонной сети?
ЧастьЧасть
Часть
Часть
Оборудование Cisco и готовые аппаратные решения
В этой части
Глава 4. Устройства Cisco для передачи голоса
Глава 5. Применение голосовых маршрутизаторов Cisco
Глава 6. Установка маршрутизаторов корпорации Cisco
В этой главе..
Рассмотрены типы маршрутизаторов Cisco, которые используются для передачи голосовых данных, и описаны их службы интегрирования голоса и данных.
Рассмотрена аппаратная структура голосовых маршрутизаторов Cisco (шасси, память и платы интерфейсов).
Проведено сравнение различных типов голосовых маршрутизаторов корпорации Cisco.
ГлаваГлава44
Глава
Глава
4
4
Устройства Cisco для передачи голоса
Корпорация Cisco предлагает потребителям широкий спектр оборудования для сетей передачи голоса. В процессе создания или модернизации сети важно понимать, что собой представляет конкретное оборудование и какую роль оно может играть в сети передачи голосовых данных. В настоящей главе описаны различные тины маршрутизаторов, способных работать с голосовыми данными. Маршрутизаторы Cisco могут осуществлять передачу голоса в сетях Frame Relay (VoFR), ATM (VoATM) и сетях, основанных на протоколе IP (VoIP).
Различные виды оборудования для передачи голоса или данных описываются в трех разделах в соответствии с их функциональным назначением: серверы доступа с интеграцией данных и голоса, многофункциональные маршрутизаторы для передачи голоса и данных и крупномасштабные маршрутизаторы для объединения голоса и данных. В каждом разделе описываются базовые функции и аппаратные возможности данных типов оборудования.
Настоящая глава является базой для изучения последующих глав, в которых описано использование и конфигурирование данных типов оборудования. Несмотря на то что иодное запоминание описанных ниже функций и характеристик не является обязательным, читателю важно иметь общее представление о том, какой тип оборудования способен обеспечить выполнение требуемых функций. Важно также иметь в виду, что аппаратные возможности маршрутизаторов, особенно модульных, постоянно расширяются.
Устройства Cisco для передачи голосовых данных
Оборудование Cisco, используемое для передачи голосовых данных, состоит из большого количества устройств, которые служат аппаратной основой голосовой сети.
Такое оборудование выполняет множество функций, имеет много вариантов комплектации и характеристик, которые постоянно совершенствуются. В настоящей главе описываются три основных тина платформ голосовых маршрутизаторов (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Классификация устройств передачи голоса Cisco
МногофункциональныеМногофункциональныеМногофункциональные
маршрутизаторы уровня доступа маршрутизаторы длякрупномасштабные
для передачи голоса и данных интеграции голоса и данных маршрутизаторы для интеграции голоса и данных
Серия Cisco 1750Cisco МС3810Cisco 7200
Серия Cisco 2600Cisco AS5300Cisco 7500
Серия Cisco 3600Cisco AS5800
В настоящей главе описаны маршрутизаторы для интефации голоса и данных серий 1750. 2600 и 3600, МС3810, многофункциональные устройства, такие как устройства доступа МС3810 и AS5300, в заключение рассмотрены крупномасштабные маршрутизаторы серий 7200, 7500 и сервер доступа AS5800.
Маршрутизаторы Cisco серий 1750, 2600 и 3600 являются оптимизированными устройствами для связи между отдельными локальными сетями, а также используются на фани- це распределенной и локальной сетей. Модели Cisco 1750, 2600, 3600 и 7200 поддерживают технологии VoFR и VoIP. Модель 3600 также поддерживает протокол VoATM. Маршрутизаторы Cisco серий 3600, 2600, 1700 и другие модульные маршрутизаторы Moiyr использовать некоторые обшие модули, которые совместимы одновременно с разными платформами, например интерфейсные карты распределенных сетей. Модульная структура оборудования облетает управление различными устройствами сетей.
Маршрутизаторы серии МС3810 позволяют создавать сквозные соединения для многофункциональных сетей Frame Relay и ATM, а также технологий VoIP, VoFR и VoATM.
В табл. 4.2 приведены список голосовых маршрутизаторов Cisco и некоторые их характеристики.
Таблица 4.2. Стандартизованные голосовые маршрутизаторы Cisco
Маршрутизатор Поддерживаемые голосовые интерфейсы
Серия 1750
2 порта: интерфейс стандарта Е&М, модули абонентских и магистральных линий (FXO, FXS)
Серии 2600/3600
2 порта: интерфейс стандарта Е&М, модули абонентских и магистральных линий (FXO, FXS), интерфейсы BRI и от 1 до 2-х портов цифровых линий Т1/Е1
МС3810
2 порта: интерфейс стандарта Е&М, модули абонентских и магистральных линий (FXO, FXS), интерфейсы BRI, 6 аналоговых портов и 1 цифровой порт DVM, интерфейс линии Т1/Е1
AS5300
От 2 до 8 портов цифровых шлюзов VoIP линий Т1/Е1
AS 5800
До 1344 голосовых портов для вызовов по протоколу VoIP
Серии 7200/7500
От 1 до 2 портов цифровых интерфейсов линий Т1/Е1
В следующих ниже разделах будут описаны базовые функции перечисленных платформ и многие характеристики и функции, поддерживаемые каждым из устройств.
Внимание!
Голосовые устройства Cisco постоянно совершенствуются, и в них постоянно добавляются новые функции. Для того чтобы получить информацию о самых последних ха-
рактеристиках устройств описываемых типов, следует обращаться на сайт www. cisco, сот или к региональному торговому представителю компании Cisco
Маршрутизаторы для интеграции голоса и данных
Маршрутизаторы для интеграции голоса и данных, такие как устройства серий 1750, 2600 и 3600, обеспечивают недорогое решение начального уровня для получения доступа к голосовым данным удаленных офисов и филиалов. Данные маршрутизаторы позволяют пользователям работать с многофункциональными приложениями, такими как интеграция голоса и данных в одном соединении. В следующих разделах описаны функции и характеристики каждого из приведенных семейств маршрутизаторов.
Маршрутизаторы серии 1750
Маршрутизаторы серии 1750 являются многофункциональными устройствами уровня доступа, использующими операционную систему Cisco IOS (Cisco Internetwork Operating System) с поддержкой технологии качества обслуживания (QoS) для интеграции голосовых, факсимильных и обычных данных, возможность доступа к частным виртуальным сетям (Virtual Private Network — VPN) и обеспечения надежного доступа к Internet/intranet. Внешний вид маршрутизатора серии 1750 показан на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Маршрутизатор серии 1750
Маршрутизатор серии 1750 имеет три модульных гнезда (или слота — slot) для плат голосового интерфейса и обычных данных: одно — только для голосовых интерфейсных плат (voice interface card — VIC) и два гнезда, которые могут поддерживать как платы V1C. так W1C (WAN interface card — плата интерфейса распределенной сети). Модель 1750 обычно поддерживает те же самые интерфейсы, что и маршрутизаторы Cisco моделей 1600, 1720, 2600 и 3600, а также большинство аналоговых устройств VIC и VoIP, которые используются в маршрутизаторах Cisco моделей 2600 и 3600.
Интерфейсы распределенных сетей поддерживают целый ряд служб, включая последовательные синхронные и асинхронные каналы, технологии BRI ISDN и последовательные порты с опциями CSU/DSU для основных и резервных соединений с распределенными сетями.
Плата VIC обеспечивает поддержку магистральных и абонентских каналов и стандарт Ear&Mouth (Е&М).
В рассматриваемой модели маршрутизатора имеется внутреннее гнездо для карты шифрования соединения, поддерживаемой аппаратным обеспечением (устанавливается по просьбе пользователя). Такая карта обеспечивает шифрование трафика в стандартах IPsec DES и 3DES для линий со скоростями передачи Т1/Е1.
Интерфейсы распределенной сети и голосовые интерфейсы поддерживают сле- дуюшие приложения: многофункциональную интеграцию голосовых, факсимильных и обычных данных, протоколы Frame Relay, ISDN BRI, SMDS, X.25, широкополосные службы и виртуальные частные сети (VPN).
Маршрутизатор Cisco 1750 является интегрированным устройством, включающим в себя голосовой шлюз, маршрутизатор, шифрующее устройство, сервер туннелей VPN, интерфейс DSU/CSU и согласующее устройство NT1.
Основные характеристики маршрутизатора Cisco 1750 приведены в табл. 4.3.
. Таблица 4.3. Характеристики маршрутизатора Cisco 1750
Компонент
Описание
Шасси
Процессор 48 МГц (RISC);
один Ethernet-интерфейс 10/100 Мбит/с с автоматической настройкой скорости;
консольные и AUX-порты со скоростями до 115 Кбит/с
Память
Стандартная поставка комплектуется 16 Мбайт памяти DRAM с возможностью расширения до 48 Мбайт; IOS работает из DRAM;
стандартный размер внутренней флэш-памяти 4 Мбайт, предусмотрена возможность расширения до 16 Мбайт
Три гнезда плат интерфейсов
Одно гнездо только для голосовых плат и два гнезда для голосовых или интерфейсов распределенной сети в различных комбинациях, поддерживающих различные виды линий: последовательная синхрон- ная/асинхронная линия, устройства CSU/DSU, каналы ISDN BRI или голосовые платы VIC
Внутреннее гнездо/гнездо расширения
Используется для устройства шифрования данных на аппаратном уровне для линий со скоростями Т1/Е1
Маршрутизаторы серии Cisco 2600
Маршрутизатор серии Cisco 2600 имеет мощный центральный процессор Motorola МСР860 PowerQUICC RISC, способный передавать потоки данных между Ethernet- интерфейсами со скоростями, соответствующими максимальной пропускной способности среды передачи (25000 пакетов в секунду). На рис. 4.2 показан внешний вид маршрутизатора данной серии.
Как и модель 3600, модель 2600 построена по принципу, когда операционная система IOS работает из памяти DRAM. Устройство поддерживает объем памяти DRAM до 64 Мбайт и размер флэш-памяти до 16 Мбайт.
Порты консоли и AUX-порты поддерживают скорости до 115,2 Кбит/с для высокоскоростных резервных соединений, удаленный мониторинг и загрузку программного обеспечения.
Рис. 4.2. Маршрутизатор серии Cisco 2600
Гнездо сетевого модуля такое же, как у устройств серии 3600, и совместимо со многими используемыми в настоящее время модулями для маршрутизаторов 3600, а также своими собственными. Поддерживаемые модули обеспечивают выполнение функций, перечисленных ниже.
Маршрутизация меду локальными сетями, включая возможность передавать поток данных между различными удаленными сетями.
Технология VoFR в соответствии со стандартами FRF. 11 и FRF. 12.
Технология VoIP с использованием стандарта Н.323.
Набор функций межсетевого экрана Cisco с отслеживанием попыток вторжений.
Сжатие и шифрование данных с помощью усовершенствованного модуля интеграции (Advanced Integration Module — AIM) для скоростей передачи до 8 Мбит/с.
Шифрование в соответствии со стандартами 3DES IPSec для сетей VPN.
Управление голосовыми модулями пакетов высокой плотности для линий Т1/Е1 (до 60 вызовов одновременно).
Доступ к линиям ATM: интерфейсы каналовТ1/Е1 IMA и АТМ25.
Многопотоковый интерфейс VWIC для каналов Т1/Е1, поддерживающий интеграцию голоса и данных.
Интерфейс стандарта 6.703 (линия Е1 без использования фреймов).
Гнезда для сетевых интерфейсов распределенной сети в данном маршрутизаторе используются такого же типа, как и у моделей 1600 и 1720. Дополнительное внутреннее гнездо платы AIM позволяет сжимать и кодировать данные на аппаратном уровне.
Как показано на рис. 4.3, маршрутизатор серии Cisco 2600 состоит из четырех основных компонентов. Его основные характеристики приведены в табл. 4.4.
Внутреннее гнездо AIM для устройств высокоскоростного сжатия и шифрования данных.Внутреннее гнездо AIM для устройств высокоскоростного сжатия и шифрования данных.Гнездо сетевого модуля, совместимое с модулями маршрутизаторов серии Cisco 3600.Объединение голоса и данных, порты ISDN BRI и PRI, последовательный, порты LAN и каналы ATM/ADSL.Гнездо сетевого модуля, совместимое с модулями маршрутизаторов серии Cisco 3600.Объединение голоса и данных, порты ISDN BRI и PRI, последовательный, порты LAN и каналы ATM/ADSL.Базовое шасси Cisco 2600.Отдельный или сдвоенный интерфейс LAN или 10/100 Fast Ethernet.Консольные и вспомогательные порты. Дополнительные модули: резервный блок питания и источник постоянного тока.Базовое шасси Cisco 2600.Отдельный или сдвоенный интерфейс LAN или 10/100 Fast Ethernet.Консольные и вспомогательные порты. Дополнительные модули: резервный блок питания и источник постоянного тока.Гнезда карт интерфейсов WAN: совместимы с модулями устройств Cisco 1600, 1700 и 3600, поддерживается любая комбинация двух карт W1C, последовательный порт, порт ISDN BRI или устройство CSU/DSU.
Внутреннее гнездо AIM для устройств высокоскоростного сжатия и шифрования данных.
Внутреннее гнездо AIM для устройств высокоскоростного сжатия и шифрования данных.
Гнездо сетевого модуля, совместимое с модулями маршрутизаторов серии Cisco 3600.
Объединение голоса и данных, порты ISDN BRI и PRI, последовательный, порты LAN и каналы ATM/ADSL.
Гнездо сетевого модуля, совместимое с модулями маршрутизаторов серии Cisco 3600.
Объединение голоса и данных, порты ISDN BRI и PRI, последовательный, порты LAN и каналы ATM/ADSL.
Базовое шасси Cisco 2600.
Отдельный или сдвоенный интерфейс LAN или 10/100 Fast Ethernet.
Консольные и вспомогательные порты. Дополнительные модули: резервный блок питания и источник постоянного тока.
Базовое шасси Cisco 2600.
Отдельный или сдвоенный интерфейс LAN или 10/100 Fast Ethernet.
Консольные и вспомогательные порты. Дополнительные модули: резервный блок питания и источник постоянного тока.
Рис. 4.3. Четыре компонента маршрутизатора Cisco серии 2600
Таблица 4.4. Характеристики маршрутизатора Cisco серии 2600
Компонент
Описание
Шасси
Процессор RISC с тактовой частотой 40-50 МГц;
единичный или сдвоенный интерфейс локальной сети (для технологий Ethernet, Token Ring, смешанных или стандарта Ethernet 10/100 Мбит/с с автоматической настройкой скорости).
Возможно подключение голосовых модулей.
Консольные и AUX-порты, способные поддерживать скорость до 115,2 Кбит/с.
Возможность подключения внутреннего резервного источника питания или дополнительного внешнего блока питания постоянного тока
Память
DRAM емкостью 24 Мбайт в стандартной конфигурации с возможностью расширения до 64 Мбайт.
Внутренняя флэш-память 8 Мбайт (стандартная конфигурация) с возможностью расширения до 16 Мбайт
Гнездо сетевого модуля
Поддержка многофункционального сетевого модуля и гнезда для универсальных плат объединения голоса и данных. Данные гнезда также допускают подключение модема, каналов BRI и PRI ISDN, подключение к последовательному порту, а также локальной сети, каналам ATM и ADSL
Гнезда интерфейсов распределенной сети
Два гнезда для WIC-карт, совместимых с платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Возможно подключение к последовательному порту, линии BRI ISDN, а также выделенному каналу 56К или Т1 со встроенным устройством CSU/DSU
Гнездо AIM
Гнездо для высокоскоростного сжатия и кодирования данных
Маршрутизаторы серии 3600
Модульные маршрутизаторы серии 3600 обеспечивают многофункциональный доступ к среде передачи данных и крупным точкам обмена трафиком. Данные устройства выполняют большее количество функций, чем модели 1750 и 2600. Модель 3600 использует многие из плат, поддерживаемых менее производительными моделями. Маршрутизаторы серии 3600 предназначены для выполнения следующих задач.
Маршрутизация между локальными сетями, включая возможность передавать поток данных между различными удаленными сетями.
Удаленный доступ, который представляет собой службу, позволяющую пользователю получить доступ к сети.
Поддержка различных служб (голоса, видео и данных), которая позволяет маршрутизаторам серии 3600 использовать технологии VoIP, VoFR и VoATM; устройство может передавать потоки голосовых данных по существующим инфраструктурам распределенных сетей, включая каналы ISDN, выделенные линии, каналы ATM и Frame Relay.
Эффективное использование полосы пропускания достигается за счет методов, перечисленных ниже.
Сжатие голосовых данных с использованием стандартных методов сжатия, таких как G.729. '
Подавление пауз.
Технология взвешенной равноправной очереди (weighted fair queuing — WFQ), многоканальная фрагментация и чередование каналов.
Маршрутизаторы серии 3600 могут быть подразделены на три подкласса: 3620, 3640 и 3660. Каждый из них подробно описывается в следующих разделах.
Модульный маршрутизатор Cisco 3620 уровня доступа
Маршрутизатор серии 3620 показан на рис. 4.4, а его характеристики приведены в табл. 4.5.
Модульный маршрутизатор Cisco 3640 уровня доступа
Не для всех сетей требуются одни и те же функции устройств. Модель 3640 имеет большую мощность процессора и более высокую скорость коммутации, чем модели 2600 и 1750, а также большие возможности, предоставляемые гнездами расширения. Маршрутизатор серии 3640 показан на рис. 4.5, а его характеристики приведены в табл. 4.6.
Модульный маршрутизатор Cisco 3660 уровня доступа
Модель 3660 является флагманом семейства маршрутизаторов серии 3600. Она имеет наивысшую скорость процессора, наибольшие возможности коммутации и наибольшее количество гнезд по сравнению со всеми остальными моделями серии 3600. Маршрутизатор модели 3640 показан на рис. 4.6, а его характеристики приведены в табл. 4.7.
Рис. 4.4. Маршрутизатор Cisco модели 3620
Таблица 4.5. Характеристики маршрутизатора серии 3620
Компонент
Описание
Шасси
Процессор IDT R7400 RISC с тактовой частотой 80 МГц; два гнезда сетевых интерфейсов; два гнезда стандарта PCMCIA для флэш-памяти; два гнезда для внутренней флэш-памяти SIMM; четыре гнезда для внутренней DRAM-памяти SIMM.
Высокая скорость коммутации от 2 до 4 Кпак/с (т.е. от 20000 до 40000 пакетов в секунду), коммутация с обработкой от 1,5 до 2,0 Кпак/с.
Потребляемая мощность — 60 Вт, питание от источника постоянного или переменного тока, а также резервный внешний блок питания.
Консольные и AUX-порты, поддерживающие скорости до 115,2 Кбит/с.
Модель 3600 допускает установку и изъятие модулей без выключения питания
Память
Стандартно устройство комплектуется 32 Мбайт памяти DRAM с возможностью расширения до 64 Мбайт.
Стандартная поставка включает 8 Мбайт флэш-памяти с возможностью расширения до 32 Мбайт
Гнезда для сетевых модулей
Имеются гнезда для плат с интеграцией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и подключение к локальной сети или каналу ATM
Компонент
Описание
Гнезда модулей распределенных сетей
В гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту; линии BRI ISDN, выделенной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.
Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8- портовые разъемы BRI; 4-портовый последовательный синхронный разъем: 16- и 32-портовые асинхронные разъемы; 1 или 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSI
Рис. 4.5 Маршрутизотор Cisco моде ш 3640
Таблица 4.6. Характеристики маршрутизатора Cisco модели 3640
Компонент
Описание
Шасси
Процессор IDT R7400 RISC с тактовой частотой 100 МГц; четыре гнезда для сетевых модулей; два гнезда стандарта PCMCIA для флэш памяти два гнезда для внутренней флэш-памяти SIMM; четыре гнезда для внутренней памяти DIMM
Высокая скорость коммутации (от 50000 до 70000 Кпак/с) и коммутация с обработкой пакетов от 3 до 4 Кпак/с
Потребляемая мощность— 140 Вт, питание от источника постоянного или переменного тока, а также возможность подключения резервного блока питания по заказу пользователя.
Консольные и AUX-порты, поддерживающие скорости до 115 2 Кбит/с
Память
Стандартно устройство поставляется с 16 Мбайт памяти DRAM с возможностью расширения до 128 Мбайт.
Минимальный объем флэш-памяти — 8 Мбайт с возможностью расширения до 32 Мбайт
КомпонентКомпонентОписаниеОписаниеГнезда для сетевых модулейГ незда модулей распределенных сетейГнезда для сетевых модулейГ незда модулей распределенных сетейИмеются гнезда для плат с инте рацией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и к локальной сети или каналу ATMВ гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту линии BRI ISDN, вь деленной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8-портовые разъемы BRI, 4-портовый последовательный синхронный разъем; 16- и 32-портовые асинхронные разъемы, 1 или 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSIИмеются гнезда для плат с инте рацией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и к локальной сети или каналу ATMВ гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту линии BRI ISDN, вь деленной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8-портовые разъемы BRI, 4-портовый последовательный синхронный разъем; 16- и 32-портовые асинхронные разъемы, 1 или 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSIРис. 4.6. Моршрутизатор Cisco модели 3660Рис. 4.6. Моршрутизатор Cisco модели 3660
Компонент
Компонент
Описание
Описание
Гнезда для сетевых модулей
Г незда модулей распределенных сетей
Гнезда для сетевых модулей
Г незда модулей распределенных сетей
Имеются гнезда для плат с инте рацией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и к локальной сети или каналу ATM
В гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту линии BRI ISDN, вь деленной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.
Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8-портовые разъемы BRI, 4-портовый последовательный синхронный разъем; 16- и 32-портовые асинхронные разъемы, 1 или 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSI
Имеются гнезда для плат с инте рацией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и к локальной сети или каналу ATM
В гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту линии BRI ISDN, вь деленной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.
Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8-портовые разъемы BRI, 4-портовый последовательный синхронный разъем; 16- и 32-портовые асинхронные разъемы, 1 или 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSI
Рис. 4.6. Моршрутизатор Cisco модели 3660
Рис. 4.6. Моршрутизатор Cisco модели 3660
Таблица 4.7. Характеристики маршрутизатора Cisco модели 3660
Компонентписание
ШассиПроцессор IDT RM5271 RISC с тактовой частотой 255 МГц; один или
два Ethemet-интерфейса с автоматической подстройкой скорости 10/100 Мбит/с; шесть гнезд сетевых модулей; два гнезда стандарта PCMCIA для флэш-памяти; два гнезда для внутренней флэш-памяти SIMM; четыре гнезда для внутренней памяти SIMM DRAM.
Высокая скорость коммутации (от 100 до 120 Кпак/с) и коммутация с обработкой пакетов 12 Кпак/с.
Возможность установки материнской платы с кэшем 2-го уровня объемом 2 Мбайт.
Один или два источника питания постоянного или переменного тока на 250 Вт.
Консольные и AUX-порты, поддерживающие скорости до 115,2 Кбит/с.
Компонент
Описание
Одно гнездо для контроллера TDM.
Возможна установка промышленного шасси (для установки в стойку) и шасси, совместимого со стандартом NEBS, совместимость со стандартом 3/ETSI.
Программное обеспечение для приложений сети передачи данных (Data Communication Network, или DON)
Память
Стандартно устройство комплектуется 32 Мбайт памяти DRAM с возможностью расширения до 256 Мбайт.
Стандартный размер флэш-памяти — 8 Мбайт с возможностью расширения до 64 Мбайт
Гнезда для сетевых модулей
Имеются гнезда для плат с интеграцией голоса и данных, для подключения модемов, каналов BRI и PRI ISDN, подключения к последовательному порту и подключение к локальной сети или каналу ATM
Гнезда модулей распределенных сетей
В гнезда материнской платы могут быть вставлены расширители, которые позволяют использовать платы WIC, которые поддерживаются платформами 1600, 1700, 2600 и 3600. Дополнительные возможности: подключение к последовательному порту; линии BRI ISDN, выделенной линии 56 Кбит/с или каналу Т1 с интегрированным устройством CSU/DSU.
Различные конфигурации плат WAN могут содержать 4- и 8-портовые разъемы BRI, 4-портовый последовательный синхронный разъем, 16- и 32-портовые асинхронные разъемы, 1 или и 2 порта каналов Т1 или 1 порт HSSI
Гнездо AIM
Два гнезда AIM для высокоскоростного сжатия данных или высокоскоростной кодировки данных
Модули и платы маршрутизаторов 2600 и 3600
Модели маршрутизаторов Cisco 2600 и 3600 предоставляют гибкие средства телекоммуникации, а также разнообразные возможности для соединений с локальными сетями. Платы VIC/WIC совместимы со всеми платформами 2600 и 3600. В табл. 4.8 приведены характеристики таких плат, а также характеристики других модулей WAN, ATM, LAN/Combo и AIM, которые могут быть установлены в рассмотренные модели маршрутизаторов.
Таблица 4.8. Модули и платы моделей 2600 и 3600
Платы VIC
Платы W1C
Сетевые модули серии 3600
Модули WAN
Голосовые модули
ATM-модули серии 3600
2-портовый голосовой модуль абонентской линии (FXS)
2-портовый модуль линии ISDN BRI S/T
1- и 4- портовый модуль ЮВазеТ
4- и 8-портовый модуль интерфейса BRI (модификация ST или U с устройством согласования NT1)
1- или 2-портовый модуль для голо- са/факсимильной связи
1-портовый модуль линииATMс
пропускной способностью 25 Мбит/с
2-портовый голосовой модуль стандарта Е&М
1-портовый модуль линии ISDN BRI U
1- и 2- портовый модуль ЮВазеТ с двумя WIC-гнездами
Модуль 4-х последовательных портов
1-портовый модуль канала Т1 с 24 подканалами голосо- вых/факсимильных данных
1-портовый модуль канала ATM с пропускной способностью ОСЗ-155 Мбит/с
2-портовый голосовой модуль магистральной линии (FXO)
1 последовательный синхронный порт
1-портовый модуль 10/100ВазеТХ
Модуль 4/8 синхрон- ных/асинхронных последовательных портов
2-портовый модуль канала Т1 с 48 подканалами голосо- вых/факсимильных данных
4- и 8-портовый модуль канала Т1 ATM
2-портовый голосо- воймодуль линии BRI
(S/T-TE)
1-портовый модуль 4- проводного интерфейса 56 Кбит/с с устройством CSU/DSU
1-портовый модуль WOBaseFX
Модуль 16 и 32 асинхронных последовательных портов
1-портовый модуль канала У1 с 30 подканалами голосо- вых/факсимильных данных
1-портовый модуль линии T1/FT1 с устройством CSU/DSU
1- или 2- портовый модуль 10/100ВазеТХ с двумя дополнительными разъемами WIC
1- и 2-портовый модуль каналов T1/ISDN PRI
2-портовый модуль канала Е1 с 60 подканалами голосо- вых/факсимильных данных
2-портовый многопотоковый модуль линий Т1/Е1 с технологией обрыва и вставки**
Модуль с 1 портом; модуль ЮВазеТ, 1 портом Token Ring и двумя разъемами WIC
1-портовый модуль HSSI"
Окончание табл. 4.8
Платы VIC
Платы WIC
Сетевые модули серии 3600
Модули WAN
Голосовые модули
ATM-модули серии 3600
Модуль с 1 портом; модуль 10/100BaseTX с 1 или 2 портами каналов Т1 или E1/ISDN PRI (сбалансированный или несбалансированный канал Е1)
Расширитель на два разъема WIC
” 2-портовый многопотоковый WIC-модуль Т1/Е1 с технологией обрыва и вставки, модуль линии ATM с пропускной способностью ОСЗ и модуль HSSl WAN маршрутизатором серии 2600 нс поддерживаются.
Сетевые модули для передачи голосовых факсимильных данных устройств серий 2600 и 3600
Голосовые маршрутизаторы серий 2600 и 3600 допускают использование различных типов соединений, служб и поддерживают служебные сигналы разных стандартов.
Рис. 4.7. Сетевой модуль для передачи голосовых и факсимильных данных
Сетевые модули маршрутизаторов серий 2600 и 3600, показанные на рис. 4 7, имеют следующие характеристики.
Модули VIC поддерживают:
абонентские соединения FXS: 2- и 4-проводные;
стандарты сигналов Е&М: I, ИДИ, IV и V;
магистральные соединения FXO;
линии BRI.
Поддерживаемые стандарты служебных сигналов:
стандарты служебных сигналов с отложенным стартом, прерывистых и немедленного старта;
передача служебных сигналов по шлейфу и заземлению.
Маршрутизаторы поддерживают возможность передачи голосовых и факсимильных сообщений по протоколу IP, совместимость со стандартом Н 323 для аудио- и видеоконференций.
Рассмотренные устройства работают с протоколом Voice over Frame Relay (VoFR) стандартов FRF.Il и FRF. 12.
Маршрутизаторы также используют высокопроизводительные цифровые сигнальные процессоры (DSP) серии TI542, которые выполняют обработку звука с использованием таких методов:
g711alaw — А метод стандарта G.711 для скорости передачи 64000 бит/с;
g711ulaw — р-метод стандарта G.711 для скорости передачи 64000 бит/с;
g723ar53 — метод, описанный в дополнении А к стандарту G.723.1 для скорости передачи 5300 бит/с;
g723ar63 — метод, описанный в дополнении А к стандарту G.723.1 для скорости передачи 6300 бит/с;
g723r53 — стандарт G.723.1 для скорости передачи 5300 бит/с;
g723r63 — стандарт G.723.1 для скорости передачи 6300 бит/с;
g726rl6 — стандарт G.726 для скорости передачи 16000 бит/с;
g726r24 — стандарт G.726 для скорости передачи 24000 бит/с;
g726r32 — стандарт G.726 для скорости передачи 32000 бит/с;
g728 — стандарт G.728 для скорости передачи 16000 бит/с;
g729br8 — метод, описанный в дополнении Б к стандарту G.729 для скорости передачи 8000 бит/с;
g729r8 — стандарт G.729 CS-ACELP для скорости передачи 8000 бит/с (использует стандарт G.729a для сжатия среднего уровня и стандарт G.729 — для сжатия высокого уровня);
передача факсимильных сообщений II 1-го класса.
Аналоговые голосовые интерфейсы
Сетевые модули передачи голоса (VNM) для маршрутизаторов Cisco серий 2600 и 3600 поддерживают одну или две платы V1C, в зависимости от типа используемого модуля. Существуют различные типы карт V1C, однако все они имеют два порта. Каждый тип обеспечивает отдельный интерфейс для подсоединения различных видов оборудования, которые перечислены ниже.
Интерфейс магистральной линии (FXO) представляет собой плату, позволяющую установить аналоговое соединение с телефонной станцией (central office — СО) открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN), с мини-АТС или коммутатор. Карта FXO является единственной аналоговой картой, которую разрешено подсоединять к линии, идущей за пределы территории пользователя, например к телефонной станции. Данный интерфейс может быть использован в качестве резервного подключения к АТС телефонной сети (PSTN). Поскольку для использования такой карты требуется разрешение от оператора связи, заказать ее можно не во всех странах.
Интерфейс абонентской линии (FXS) позволяет подключить комплект из 2500 телефонов (обычных телефонов) и факсимильных аппаратов, а также обеспечивает подачу напряжения звонка, сигнала ответа станции и т.д. Его следует использовать при непосредственном подключении телефона к маршрутизатору.
Интерфейс стандарта Е&М позволяет соединить мини-АТС магистральными каналами (как впрочем, и абонентскими). Он осуществляет передачу служебных сигналов для 2- и 4-проводных магистральных соединений. В течение долгого времени данный интерфейс остается самым популярным и распространенным в мини-АТС.
Цифровой модуль голосового магистрального канала Т1/Е1 для передачи пакетов
Цифровом модуль голосового канала Т1/Е1 размещается в карте NM-HDV (рис. 4.8) и обеспечивает голосовое соединение по технологии “обрыв и вставка".
Рис. 4.8. Цифровой модуль магистрального голосового канала Т1/Е1
Данный модуль дополняет существующие голосовые возможности моделей 2600 и 3600 за счет обеспечения большей плотности данных голосового порта и интеграции цифровых линий Т1/Е1 в существующее телефонное оборудование.
Цифровой модуль Т1/Е1 пакетного голосового канала содержит три основных компонента, которые приведены ниже.
Сетевой модуль передачи голоса с высокой плотностью (High Density Voice — HDV). Данный компонент представляет собой карту расширения сетевого модуля. Он имеет пять гнезд для плат PVDM и одно гнездо для голосового модуля распределенной сети VWIC. Плата NM-HDV также содержит встроенную систему фазовой автоподстройки частоты (РЕЕ) для отсчета времени и может быть вставлена в гнездо сетевого модуля моделей 2600 и 3600.
Модуль многопотокового канала VWIC (МЕТ) — это первый модуль, который может выступать в качестве платы VIC или WIC, в зависимости от того, находится он в гнезде NM-HDV или где-либо еще. Если модуль вставлен в плату NM-HDV, то он обеспечивает физическую совместимость с линией передачи Т1/ЕЕ Если он используется отдельно в гнезде WIC, то модуль выполняет функции карты W1C канала Т1/Е1 для соединения с распределенной сетью. Модуль поддерживает один или два порта каналов Т1/Е1 и имеет встроенный интерфейс CSU/DSU.
DSP-модуль голосовых пакетов (Packet Voice DSP Module — PVDM), плат памяти SIMM для устройств DSP. Каждый PVDM имеет три процессора DSP TI-549 на каждый банк SIMM. В одном модуле NM-HDV могут располагаться до пяти модулей PVDM. Для передачи и обработки голоса необходим как минимум один модуль PVDM.
Цифровой пакетный голосовой модуль магистралей Т1/Е1 выполняет функции, часть из которых перечислена ниже.
Обеспечивает один или два раздельных интерфейса Т1/Е1 (через разъемы RJ-48).
Обеспечивает канально-зависимый стандарт передачи сигналов для линий Т1/Е1 (CAS) для соединений с мини-АТС и открытой коммутируемой телефонной сетью.
Обеспечивает стандарт передачи управляющих сигналов QSIG линий Т1/Е1 для соединений с мини-АТС.
Поддерживает подключение независимых подканалов DS0 к магистральной или частной линии и автоматическое установление соединения.
Поддерживает использование 60 независимых каналов с импульсно-кодовой модуляцией (РСМ) голосового сигнала (стандарт G.711) — по четыре соединения на каждый процессор DSP.
Поддерживает использование 60 каналов с компрессией сигнала среднего качества (стандарт G.729a/b, G.726) — по четыре соединения на каждый процессор DSP.
Возможно использование 30 каналов с высоким качеством сжатия голоса (стандарты G.729, G.728, G.723.1) — по два соединения на каждый процессор DSP.
Поддерживает 60 факсимильных каналов средней пропускной способности (факс-протоколы класса 3 со скоростью 14400 бод).
Поддерживает 30 факсимильных каналов высокой пропускной способности (факс-протоколы класса 3 со скоростью 14400 бод).
Возможно использование стандартов на передачу управляющих сигналов: прерывистые служебные сигналы, сигналы немедленного и отложенного старта.
Поддерживает стандарты передачи служебных сигналов путем замыкания на провод заземления и шлейф.
Поддержка стандартов на передачу сигналов ISDN BRI позволяет маршрутизаторам Cisco серий 2600 и 3600 одновременно обеспечивать доступ к телефонной сети ISDN и открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN), что проиллюстрировано на рис. 4.9.
Обычные и голосовые данные циркулируют в сетях, подключенных непосредственно к маршрутизатору. Данный факт позволяет маршрутизировать входяшие и телефонные звонки из телефонной сети или линий ISDN BR1 мини-АТС в сеть протокола IP для филиалов и дистанционных пользователей.
Технология VoIP для каналов ISDN BRI позволяет объединять сети ISDN так же просто, как мини-АТС и оконечные абонентские устройства. Данная технология предоставляет неплохую возможность сэкономить на подключении филиалов и удаленных офисов за счет следующих особенностей.
Возможность объединения каналов ISDN BR1 (посредством мини-АТС).
Возможность подключения двух интерфейсов со скоростями BR1 к одной плате VIC (один разъем укомплектован двумя процессорами DSP).
Поддерживается до четырех каналов передачи голоса.
Поддержка стандарта Q.931.
Поддержка метода DID и передачи идентификатора пользователя (ID).
Возможность подключения только оконечного оборудования (не обязательно модификации интерфейса U).
Рис. 4.9. Маршрутизатор VoIP, использующий интерфейс BRI
Многофункциональные маршрутизаторы Cisco для интеграции голоса и данных
Многофункциональные маршрутизаторы представляют собой специализированные устройства, которые выполняют дополнительные функции. Как правило, их гибкость и диапазон изменения конфигурации невелики, однако они позволяют при небольших финансовых затратах интегрировать голос и данные. В следующих разделах описаны характеристики и функции многофункциональных маршрутизаторов МС3810 и AS5300.
Маршрутизатор Cisco МС3810
Маршрутизатор Cisco МС38Ю, показанный на рис. 4.10, представляет собой многоцелевой концентратор с фиксированным набором модулей. Данное многопотоковое устройство позволяет объединить несколько потоков — голос, факс, видео, устаревшие структуры SNA и локальную сеть в единую структуру. Устройство может использовать выделенную линию и априори предоставляет службы Frame Relay для соединений между дистанционными офисами.
Маршрутизатор МС3810 оптимизирует использование полосы пропускания за счет технологии временного разделения каналов голоса и данных на одной и той же линии или на одном и том же физическом интерфейсе. Маршрутизатор МС3810 имеет один Ethernet - порт и два последовательных порта, которые поддерживают скорости до 2 Мбит/с.
Аналоговый вариант маршрутизатора МС3810 включает шесть голосовых портов (шесть сжатых голосовых каналов), а цифровой — один цифровой порт голосового доступа (Т1/Е1) и до 24—30 сжатых голосовых каналов.
Рис. 4.10. Маршрутизатор МС3810
Основные характеристики маршрутизатора МС3810 приведены в табл. 4 9.
Таблица 4.9. Характеристики маршрутизатора МС3810
Компонент
Описание
Шасси
Процессор Motoroa 860 PowerPC с тактовой частотой 40 МГц один встроенный Ethernet-интерфейс 10BaseT; шесть гнезд сетевых модулей; два синхронных разъема последовательных портов; два гнезда для модулей WAN или портов обработки голоса источник питания постоянного или переменного тока, возможность подключения резервного блока питания
Память
32 Мбайт памяти DRAM без возможности расширения; 8 Мбайт флэш- памяти в стандартной поставке с возможностью расширения до 16 Мбайт
Модули интерфейсов WAN
Модули передачи голоса/видео
В устройстве поддерживае ся один порт многопотокового многоканального интерфейса Т1/Е1 с необязательной функцией резервной линии BRI
6 портов аналоговых устройств передачи голоса; 1 порт цифрового устройства передачи голоса; 4-портовый интерфейс передачи голоса по линии BRI и однопортовый модуль с разъемом стандарта RS-366
Высокопроизводительные модули для сжатия голосовых данных (high perfomance voice-compression modules — HCM) поддерживают большее количество голосовых ка-
налов, чем рассмотренные ранее модули сжатия голоса (voice-compression modules — VCM). В табл. 4.10 приведены опции поддержки каналов маршрутизатора МС3810 с модулями НСМ.
! Таблица 4.10. Поддержка каналов технологии НСМ
Конфигурация
Гнездо 2
Каналы
Гнездо 5
Каналы
Общее количество каналов
Аналоговая, 4 порта стандарта G.729
НСМ2
4
Не занято
0
4
Аналоговая, 6 портов стандарта G.729a
НСМ2
6
Не занято
0
6
Цифровая линия Т1 стандарта G.729
НСМ6
12
номе
12
24
Цифровая линия Т1 стандарта G.729a
НСМ6
24
Не занято
0
24
Цифровая линия Е1 стандарта G.729
НСМ6
12
НСМ6
12
24
Цифровая линия Е1
НСМ2
8
НСМ6
24
32
стандарта G.729
Маршрутизатор Cisco AS5300
Маршрутизатор Cisco AS5300, который показан на рис. 4.11, представляет собой сервер удаленного доступа и шлюз для технологий VoIP. При наличии голосовой платы (voice feature card — VFC) и операционной системы Cisco IOS с голосовыми функциями он способен поддерживать службы доступа крупного провайдера или службы передачи голоса по технологии VoIP и факсов по VoIP.
Операционная система Cisco IOS предоставляет набор механизмов качества обслуживания (QoS), формирование фреймов переменного размера и стандартное управление в рамках Н.323, что обеспечивает качественную передачу голоса, маршрутизацию и управление вызовами.
Наряду со стандартными службами Н.323 vl и v2, маршрутизатор Cisco AS5300/ голосовой шлюз совместим с голосовыми кодеками промышленного стандарта и обеспечивает подавление эха, а также технологии определения голосовой активности и подавления пауз. Он имеет встроенную службу интерактивного голосового отклика (interactive voice response — IVR), обеспечивающего голосовую подсказку и прием последовательности цифр, которые позволяют проверить права пользователя и установить пункт назначения вызова. Устройство без задержек соединяет пользователя с цифровыми коммутаторами открытой коммутируемой телефонной сети или с мини-АТС с проверкой прав доступа, выполняемой существующей пользовательской службой удаленного доступа (Remote Access Dial-In User Service — RADIUS) или системами учета.
Модули передачи голоса/факсов маршрутизатора AS5300 представляют собой сопроцессоры, каждый из которых имеет процессор RISC и специализированный высокопроизводительный процессор DSP для обеспечения предикативной обработки голоса в реальном времени. Сопроцессор имеет прямой доступ к устройству маршрутизации Cisco AS5300 и может осуществлять высокоскоростную поточную коммутацию пакетов.
Маршрутизатор Cisco А85300/голосовои шлюз может иметь две карты “голос/факс” и, таким образом, может обрабатывать до 96/120 голосовых соединений на одном шасси.
Рис. 4.11. Маршрутизатор Cisco AS5300
Основные характеристики маршрутизатора Cisco AS5300 приведены в табл. 4 11.
Таблица 4.11. Характеристики маршрутизатора AS5300
Компонент Описание
ШассиШассиПамятьГнезда модулейПамятьГнезда модулейПроцессор R4700 с тактовой частотой 150 МГц; один встроенный Ethernet- интерфейс 10BaseT; один встроенный Ethernet-интерфейс 100BaseT, 4- портовый модуль синхронных последовательных интерфейсов; четыре интерфейса Т1 (модель AS55300-96 VoIP); четыре интерфейса Е1 (модель AS55300-120 VoIP); три гнезда для модулей четырех портовых интерфейсов Т1/Е1 или портов обработки голоса; источник питания постоянного или переменного тока; возможность подключения резервного блока питания
Шасси
Шасси
Память
Гнезда модулей
Память
Гнезда модулей
64 Мбайт памяти DRAM; 8 Мбайт флэш-памяти в стандартной поставке Шлюз AS55300 поставляется с предустановленными модулями VoIP
Обзор устройств доступа и многофункциональных маршрутизаторов, используемых для интеграции голоса и данных
Выше были приведены многочисленные варианты слияния голоса и данных в рамках одной сети. Выбор конкретного типа маршрутизатора зависит от конкретной ситуации. В табл. 4.12 приведены сравнительные характеристики устройств, рассмотренных в предыдущих разделах.
Таблица 4.12. Устройства доступа и многофункциональные■;
маршрутизаторы
Cisco МС3810
Cisco 3600
Cisco 2600
Cisco 1750
Характеристики
Cisco AS5300
Маршрутизация между сетями
Да
Да
Да
Да
Да
Технология VoIP
Да
Да
Да
Да
Да
Технология VoFR
Нет
Да
Да
Да
Да
Технология VoATM
Нет
Да
Да
Да
Нет
Доступ по каналам ATM к распределенной сети (WAN)
Нет
Да
Да
Да
Нет
Интегрированный вызов
Да
Нет
Да
Да
Да
Метод доступа к локальной сети
E/FE
Е
Е, TR, FE
Е, TR
Е, FE
Метод доступа к
Интерфейс
Последовате
PRI, MBRI
PRI, MBRI
Интерфейс
распределенной сети
PRI
льный, BRI или АТМ- интерфейс
или последовательный интерфейс, а также ATM
или последовательный интерфейс, а также ATM
BRI, последовательный
Максимальная плотность голоса (аналоговый/циф ровой сигнал)
0/120
6/24
24/360
4/60
4/0
Модель МС3810 представляет собой устройство объединения голоса и данных с фиксированной конфигурацией, наибольшей плотностью данных и наименьшей стоимостью и рекомендуется для использования в удаленных офисах и филиалах.
Устройства Cisco 2600 и 3600 предоставляют возможность последующей модернизации голосовых модулей для пользователей, которые планируют создать сеть с интегрированными данными и голосом в будущем, но пока не готовы к инвестированию средств в голосовые технологии.
Маршрутизатор Cisco 2600 поддерживает до четырех аналоговых голосовых портов, два LAN-порта, два последовательных порта, резервный ISDN-порт и представляет собой экономически эффективный вариант.
Устройство серии 5300 представляет собой сервер удаленного доступа и поддерживает службы уровня оператора связи VoIP и факсимильную службу протокола IP.
Компания Cisco также производит устройства для крупных компаний, которым требуется интеграция с системами класса оператора связи. В следующих ниже разделах описаны голосовые устройства, предлагаемые в серии оборудования высшего класса.
Крупномасштабные многофункциональные маршрутизаторы для объединения голоса и данных
Последним в настоящем разделе рассматривается семейство крупномасштабных маршрутизаторов для объединения голоса и данных Такие устройства обеспечивают соединения для крупномасштабных сетей ранга провайдеров и операторов связи. Ниже описываются маршрутизаторы серий AS5800, 7200 и 7500.
Маршрутизатор доступа Cisco AS5800
Маршрутизатор доступа Cisco AS5800, показанный на рис. 4.12, представляет собой концентратор доступа класса оператора/провайдера связи, обеспечивающий уда ленный доступ высокой плотности, специально предназначенный для крупных провайдеров, таких как региональные отделения связи, операторы международной связи и крупные провайдеры услуг Internet.
Рис. 4.12. Маршрутизатор Cisco AS5800
Особенностью шлюза AS5800 является возможность поддержки большого количества каналов голосовых и факсимильных служб междугородного качества в сетях данных Устройство поддерживает такие службы, как использование кредитных карточек и карточек с
отсроченной оплатой, перенаправление вызовов с освобождением от уплаты междугородного тарифа, набор, активизируемый голосом, голосовую и факсимильную почту.
Модель AS5800 поддерживает до 1344 голосовых портов в одном блоке, обеспечивая самую высокую степень концентрации устройств VoIP DSP, возможную в одном голосовом шлюзе.
Основной сферой применения AS5800 является осуществление соединения в обход междугородных коммутаторов, обеспечение повсеместной доступности служб голосовой и факсимильной почты, разгрузка голосовых и факсимильных потоков открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN), объединение потоков телефонных звонков и факс-сообщений внутри одной компании, связь телефон—телефон через мини-АТС и между оконечными устройствами, обмен факсимильными сообщениями в реальном времени, связь компьютера/телефона с телефонной сетью (PSTN) и другие службы.
Одна голосовая плата модели Cisco AS58OO поддерживает до 192 голосовых портов на базе процессоров DSP. Возможности обработки голоса включают технологию VAD, генерацию комфортного фона, адаптивную буферизацию во избежание рассинхронизации, программируемое от 16 до 32 миллисекунд подавление эха, программируемый размер фрейма, обнаружение и генерирование тонового набора (DTMF). Голосовая карта модели AS5800 обеспечивает промышленную плотность DSP и большой набор кодеков, включая стандарты G.711, G.729, G.729, G.723.1, а также поддержку факсов класса 111 в режиме реального времени на любом порте в любое время. Голосовое устройство AS5800 полностью совместим со стандартными шлюзами Н.232, включая платформы Cisco, а также устройствами других производителей, такие как VocalTec, NetSpeak и RADV1S1ON.
Характеристики голосовых шлюзов AS5800 приведены в табл. 4.13.
/Таблица 4.13. Характеристики устройства AS58000
Компонент Описание
Шасси
Процессор R4700 RISC с тактовой частотой 300 МГц; четырнадцать слотов расширения; питание от источника постоянного или переменного тока с балансировкой нагрузки.
Блок маршрутизатора3: коммутация со скоростью 300000 пакетов/с; одна карта процессора, четыре конфигурируемых пользователем разъема для портов доступа.
Блок доступа: до 8 голосовых плат на базе процессора DSP; до 10 модемных карт на базе процессора DSP; до 4 карт каналов Е1/Т1; до двух карт магистральных каналов СТЗ. Каждый порт ТЗ обеспечивает до 672 магистральных каналов через одно ТЗ-соединение (при двух картах по 1344 магистральных соединения).
Возможность “горячей замены модулей”.
Блок доступа: все карты (модемная, канала, карта соединения двух шасси (chassis interconnect— CICL)).
Блок маршрутизатора: все платы, кроме карты процессора (все модули портов и служебный адаптер)
Память
256 Мбайт памяти DRAM (для модели RS7206VXR); 128 Мбайт памяти DRAM (для модели RS7206); 4 Мбайт загрузочной флэш-памяти; 16 Мбайт памяти PCMCIA
"Дзя сервера доступа AS5800 маршрутизаторы серии 7200 используются в качестве выносного блока маршрутизации. — Прим. ред.
Компонент
Описание
Блок обработки данных/входные интерфейсы
Голосовая карта: 192 кодека на базе процессора DSP содержащие от 192 до 1344 голосовых портов; 12-портовая карта канала T1/E1/PRI; входной интерфейс канала ТЗ; карта MICA-технологии со 144 модемами в одной карте; до 1440 модемов в блоке
Блок обработки данных/выходные интерфейсы
Интерфейсы Fast Ethernet, FDDI, ATM, HSSI; последовательный порт стандарта V.35; интерфейс 00VG-AnyLAN; интерфейсы Token Ring, WBaseT и 10BaseFL (в конфигурациях с резервированием соединении возможно присутствие дополнительных портов)
Модемы/сессии
ISDN
Любой вызов может быть либо асинхронным, либо в стандарте ISDN; поскольку AS5800 поддерживает полный набор как аналоговых, так и цифровых— 1440 аналоговых портов, 1440 цифровых портов (В-каналы) или любую их комбинацию
Маршрутизаторы серии Cisco 7200
Маршрутизаторы серии Cisco 7200, которые приведены на рис. 4.13, предоставляют предприятиям и крупным провайдерам шасси с четырьмя или шестью слотами для плотного размещения интерфейса.
Маршрутизаторы данной серии предоставляют провайдеру основу для сетевых служб с полнофункциональной поддержкой интеграции данных, голоса и видео.
Устройства также поддерживают избыточное резервирование и высокую степень надежности с двойным силовым питанием и автоматическим переключением питания.
В операционной системе Cisco IOS встроена технология качества обслуживания (QoS), протокол быстрой коммутации корпорации Cisco (Cisco Express Forwarding — CEF) и коммутация с маркировкой пакетов.
Рис. 4.13. Маршрутизатор Cisco серии 7200
Маршрутизаторы рассматриваемой серии поставляются в различных конфигурациях, характеристики которых приведены в табл. 4.14.
| Таблица 4.14. Характеристики маршрутизаторов серии Cisco 7200|
Компонент
Описание
Шасси
Процессор с тактовой частотой 200/250 или 263 МГц; шасси с 4 или 6 разъемами; поддержка различных моделей сетевых операционных модулей
Память
Стандартная комплектация — 64 Мбайт памяти DRAM с возможностью расширения до 256 Мбайт;
20 Мбайт флэш-памяти с возможностью расширения до 110 Мбайт
Гнезда сетевых модулей
Различные модули локальной сети, включая технологии Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring и Gigabit Ethernet
Гнезда модулей распределенных сетей
Различные модули интерфейсов, включая порты ISDN, последовательный порт, порты каналов ATM, HSSI и высокоскоростные интерфейсы стандарта SONET
Цифровой порт голосовой магистрали
Голосовой модуль с двумя портами каналов Т1/Е1 высокой или средней мощности
Многофункциональная платформа 7200 имеет большое значение в следующих пяти структурах сети.
Применение в распределенной маршрутизируемой сети, поддержка высокоскоростных магистралей локальных сетей, таких как стандарты FDDI или Fast Ethernet.
Вырожденная опорная сеть, в которой маршрутизатор обеспечивает все функции 3го уровня (модели OSI) для подключенных к нему коммутаторов Cisco Catalyst.
Объединение функций информационного центра IBM с полной поддержкой всех функций корпорации IBM в операционной системе Cisco 1OS и обеспечение соединения посредством интерфейса канала 7200 для технологии Bus and Tag или с информационным центром ESCON.
Полная поддержка сетей провайдера услуг.
Совместимость с частными сетями внутри intranet или Internet.
Преимущества маршрутизаторов Cisco серии 7200
Маршрутизаторы Cisco 7200 объединили различные приложения нижнего уровня, или отраслевые технологии, что позволило получить экономически эффективное и полнофункциональное (т.е. с объединением служб, средств коммутации и маршрутизации) решение.
Маршрутизаторы 7200 обеспечивают возможности, которые перечислены ниже.
Многоканальную технологию, ликвидируя пакетные маршрутизаторы.
Масштабируемые сети транспорта для следующих технологий:
VoIP: протокол IP, механизмы QoS, cRTP, LFI;
VoFR: стандарты FRF. 11 и FRF. 12;
транзитный обход мини-АТС.
Маршрутизаторы Cisco серии 7500
Усовершенствованные маршрутизаторы Cisco серии 7500 имеют несколько шасси (рис. 4.14). Данный маршрутизатор представляет собой наиболее современное устройство верхнего уровня для локальных сетей с вырожденными магистралями и для промышленных приложений распределенных сетей.
Модель 7500 является наиболее современной платформой Cisco в семействе многопротокольных маршрутизаторов. Рассматриваемое семейство маршрутизаторов обладает большой гибкостью и предлагает целый ряд интерфейсов и служб, в том числе и поддержку голосовых данных. В табл. 4.15 кратко описано несколько возможных вариантов устройств данной серии.
Рис. 4.14. Маршрутизатор Cisco серии 7200Рис. 4.14. Маршрутизатор Cisco серии 7200
Рис. 4.14. Маршрутизатор Cisco серии 7200
Рис. 4.14. Маршрутизатор Cisco серии 7200
Таблица 4.15. Характеристики маршрутизаторов серии 7500
КомпонентОписание
ШассиШассиПамятьПамятьРазъемы сетевых модулейРазъемы сетевых модулейРазъемы модулей распределенных сетейРазъемы модулей распределенных сетейПроцессор с тактовой частотой 100, 200 или 250 МГц; шасси с 5,7 или 13 разъемами; набор различных коммутирующих процессоров с возможностью двойного резервирования Стандартная конфигурация включает память DRAM объемом 32 Мбайт с возможностью расширения до 256 Мбайт (в зависимости от типа процессора)Различные модули доступа к локальной сети: стандарты Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring и Gigabit EthernetРазличные модули портов распределенной сети: порты линий ISDN, последовательные порты, модули каналов ATM, HSSI и SONETПроцессор с тактовой частотой 100, 200 или 250 МГц; шасси с 5,7 или 13 разъемами; набор различных коммутирующих процессоров с возможностью двойного резервирования Стандартная конфигурация включает память DRAM объемом 32 Мбайт с возможностью расширения до 256 Мбайт (в зависимости от типа процессора)Различные модули доступа к локальной сети: стандарты Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring и Gigabit EthernetРазличные модули портов распределенной сети: порты линий ISDN, последовательные порты, модули каналов ATM, HSSI и SONET
Шасси
Шасси
Память
Память
Разъемы сетевых модулей
Разъемы сетевых модулей
Разъемы модулей распределенных сетей
Разъемы модулей распределенных сетей
Процессор с тактовой частотой 100, 200 или 250 МГц; шасси с 5,7 или 13 разъемами; набор различных коммутирующих процессоров с возможностью двойного резервирования Стандартная конфигурация включает память DRAM объемом 32 Мбайт с возможностью расширения до 256 Мбайт (в зависимости от типа процессора)
Различные модули доступа к локальной сети: стандарты Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring и Gigabit Ethernet
Различные модули портов распределенной сети: порты линий ISDN, последовательные порты, модули каналов ATM, HSSI и SONET
Процессор с тактовой частотой 100, 200 или 250 МГц; шасси с 5,7 или 13 разъемами; набор различных коммутирующих процессоров с возможностью двойного резервирования Стандартная конфигурация включает память DRAM объемом 32 Мбайт с возможностью расширения до 256 Мбайт (в зависимости от типа процессора)
Различные модули доступа к локальной сети: стандарты Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring и Gigabit Ethernet
Различные модули портов распределенной сети: порты линий ISDN, последовательные порты, модули каналов ATM, HSSI и SONET
КомпоненОписание
Цифровой порт голосовой Голосовой модуль с двумя портами каналов Т1/Е1 высокой магистралиили средней мощности
Многофункциональные возможности маршрутизатора Cisco 7500 ARS перечислены ниже.
Интеграция данных на основе технологий VoIP.
Использование многофункциональных процессоров интерфейсов (Versatile Interace Processor — VIP), обеспечивающих поддержку гигабитовых сетей и широкое применение служб распределенных сетей.
Подключение соединений Gigabit Erhernet и каналов ОС-12 (с пропускной способностью 622 Мбит/с) для высокоскоростных соединений между локальными и распределенными сетями.
Использование многоканальных интерфейсов распределенных сетей и повышенной плотности данных на портах распределенных сетей Отдельный порт ТЗ/ЕЗ (или Tl/El) Cisco 7500 может быть разделен на подканалы DSO, nxDSO, PR1 и DS1. Канал Т1 может быть подключен через многоканальное соединение протокола РРР. Как, например, можно сконфигурировать многоканальный интерфейс ТЗ для обеспечения десяти полноканальных линий Т1, сорока каналов DS0, пяти каналов nxDSO и двух каналов PRI через одно соединение.
Использование распределенных служб для работы в intranet, таких как качество обслуживания (QoS) или служба безопасности на скоростях до 155 Мбит/с.
Цифровой интерфейс голосового порта высокой мощности (рис. 4.15) является высокопроизводительным оконечным устройством высокой мощности для мини-АТС или канала отрытой коммутируемой телефонной сети.
Рис. 4.15. Цифровой адаптерТ1/Е1 голосового порта
Основные характеристики цифрового Т1/Е1-адаптера голосового порта перечислены ниже.
Наличие двух программно-управляемых универсальных портов каналов Т1/Е1 с разъемом стандарта RJ-48:
возможность соединения с мини-АТС или открытой коммутируемой телефонной сетью (PSTN).
Функции высокопроизводительного оконечного устройства для голосовых линий:
высокая емкость каналов (30 сопроцессоров DSP);
60 одновременных каналов;
сжатие голоса от 64 до 5,3 Кбит/с.
Возможность использования модульных расширений интерфейса (MIX):
поддержка технологии “обрыв и вставка”: от порта к порту;
коммутирующая структура DS0: от порта к задней панели.
Поддержка интегрированных служб стандартов CSU/DSU, G.703/G.704 РА- VXC-2TE1.
Использование кодеков:
стандарты G.711 (а-метод/ц-метод) и G.729, G.729a (вариант b);
стандарты G.723, G.728, G.726;
обнаружение/генерапия тонового набора (DTMF).
Поддержка Cisco Voice Manager версии 2.0.
Поддержка технологии Tl/El BERT и баз М1В.
Резюме
Существует много способов объединения голосовых технологий с уже существующей сетью, которая используется для передачи данных, а также способов создания новых интегрированных сетей передачи голоса и данных с использованием оборудования Cisco. Важнейшим фактором при решении таких задач является четкое понимание того, какие службы необходимы в настоящее время и какие потребуются в будущем. При выборе устройств необходимо рассчитывать на длительный период использования оборудования. Описанные в данной главе устройства представляют семейство голосовых структур на базе маршрутизатора, однако следует учитывать, что постоянно разрабатываются новые аппаратные решения, поэтому перед приобретением оборудования следует обратиться к представителю Cisco для получения более подробной и свежей информации об услугах и продуктах, предоставляемых корпорацией Cisco.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Какое устройство Cisco, используюшее структуру шасси с фиксированной конфигурацией, обеспечивает полнофункциональное интегрированное решение?
Истинно ли утверждение: маршрутизатор серии 3600 поддерживает аналоговые и цифровые голосовые порты?
Истинно ли утверждение: маршрутизатор серии 3640 может выполнять функции технологий VoIP/VoFR/VoATM?
Перечислите три компонента цифрового пакетного модуля магистралей Т1/Е1.
Какой из аналоговых интерфейсов позволяет осуществить подключение к телефонной станции или открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN)?
абонентский (FXS);
магистральный (FXO);
стандарта Е&М.
В этой главе...
Рассмотрены различные типы соединений, которые обеспечивают голосовые маршрутизаторы Cisco.
Описано применение голосовых маршрутизаторов Cisco в сети с различными типами служб.
Проведена оценка коммерческих приложений, которые могут использоваться на базе голосовых маршрутизаторов Cisco.
Проведен анализ работы различных голосовых маршрутизаторов Cisco с практическими сетевыми приложениями протоколов VoIP, VoFR и VoATM.
ГлаваГлава55
Глава
Глава
5
5
Применение голосовых маршрутизаторов Cisco
Голосовые маршрутизаторы, позволяющие минимизировать затраты на услуги связи, могут использоваться во многих областях телекоммуникаций. Ключевым моментом применения голосовых технологий является определение того, где и как они могут эффективно использоваться. В настоящей главе дан краткий обзор сферы применения технологий Cisco, работающих с протоколами Voice over Frame Relay (VoFR), Voice over ATM (VoATM), Voice over Internet Protocol (VoIP) в общей картине использования сетей. В ней также приведены примеры работы голосовых маршрутизаторов Cisco в реальных сетевых приложениях.
Размещение голосовых маршрутизаторов Cisco в сети
При выборе местоположения голосовых маршрутизаторов Cisco в сети необходимым является понимание того, какое место они должны занимать в обшей сетевой структуре. Обмен информацией с другими голосовыми устройствами сети осуществляется путем интерпретации маршрутизатором различных типов служебных голосовых сигналов и ответа на эти сигналы. Маршрутизаторы Cisco с поддержкой голоса способны интерпретировать различные стандартные типы сигналов и отвечать на них, включая последовательности битов ABCD, стандарт Е&М и методы передачи служебных сигналов по шлейфу и заземлению.
Вместо того чтобы просто передавать служебную информацию из одного конца сети в другой в ее первоначальной форме, голосовые маршрутизаторы Cisco локально распознают и обрабатывают такую информацию (рис. 5.1). Затем маршрутизатор Cisco может использовать стандартные служебные сигналы для установления контакта с другим удаленным маршрутизатором Cisco. Удаленный маршрутизатор при этом генерирует соответствующий локальный сигнал для завершения вызова. Различные протоколы голосовых приложений интерпретируются разными типами оборудования с использованием соответствующих соединений.
ЛокальныеЛокальныеЛокальные
Локальные
Локальные
служебныесигналыслужебныесигналыТелефонТелефонАналоговая и цифроваяАналоговая и цифроваяФаксФаксСетевые служебные сигналыСетевые служебные сигналыслужебныесигналыслужебныесигналыТелефонТелефонАналоговая и цифроваяАналоговая и цифроваямини- АТСмини- АТС
служебныесигналы
служебныесигналы
Телефон
Телефон
Аналоговая и цифровая
Аналоговая и цифровая
Факс
Факс
Сетевые служебные сигналы
Сетевые служебные сигналы
служебныесигналы
служебныесигналы
Телефон
Телефон
Аналоговая и цифровая
Аналоговая и цифровая
мини- АТС
мини- АТС
Рис. 5.1. Перехватывание маршрутизаторами голосовых сигналов
Типы соединений для голосовых сетей
В табл. 5.1 перечислены типы соединений и описаны голосовые функции маршрутизаторов Cisco, а также роль, которую они выполняют в сети с различными типами служб. Типы соединений позволяют также интерпретировать стандартные протоколы для обеспечения полнофункциональных голосовых служб. В следующих ниже разделах обсуждаются такие типы соединений и их практическое применение.
Таблица 5.1. Тиг
1ы голосовых соединений Cisco' 4
Тип соединения
Описание
Местное
Соединения в зоне действия одного и того же маршрутизатора
Внутреннее (внутрисетевое)
Внешнее (внесетевое)
Соединения внутри офиса или между офисами с использованием оборудования компании
Соединения или звонки между офисами с использованием общедоступных служб (например, открытой коммутируемой телефонной сети — PSTN)
Частная линия, авз магический вызов звонку (PLAR)
Соединения между мини-АТС
•о- Автоматический вызов точки назначения по
Обеспечивает абонентские линии или магистральные соединения между мини-АТС
Соединения между внутренней и внешней сетями
Переключает вызов на внешнюю сеть в случае, если недоступна внутренняя
Местные соединения
Голосовые маршрутизаторы Cisco осуществляют телефонные или факсимильные соединения между портами двух устройств абонентских линий (FXS), подсоединенных к одному и тому же оборудованию. Такие вызовы называются локальными, по-
скольку они не затрагивают другие сетевые устройства и остаются в пределах зоны действия одного маршрутизатора. На рис. 5.2 приведен пример локального вызова; обычный аналоговый телефон, изображенный слева, вызывает другой телефон с номером 338-8801, который физически подсоединен к тому же маршрутизатору.
ВызовВызовРис. 5.2. Локальный вызов (или вызов “телефон—телефон ”) в зоне действия одного и того же маршрутизатораРис. 5.2. Локальный вызов (или вызов “телефон—телефон ”) в зоне действия одного и того же маршрутизатора
Вызов
Вызов
Рис. 5.2. Локальный вызов (или вызов “телефон—телефон ”) в зоне действия одного и того же маршрутизатора
Рис. 5.2. Локальный вызов (или вызов “телефон—телефон ”) в зоне действия одного и того же маршрутизатора
Внутренние соединения
Несмотря на то что локальные соединения широко используются, во многих случаях для осуществления связи необходимо устанавливать соединение с устройствами, которые не подключены непосредственно к одному и тому же голосовому маршрутизатору. Возможны ситуации, когда вызов осуществляется с телефона, подключенного к голосовому маршрутизатору Cisco, через сеть, используемую для передачи данных, к другому голосовому маршрутизатору Cisco. Когда такой тип вызова осуществляется между двумя устройствами внутри одной и той же корпоративной сети, его называют внутрисетевым, или внутренним (on-net). На рис. 5.3 показано, как осуществляется подобный вызов в сети передачи данных. Маршрутизация такого вызова осуществляется на основе адреса пункта назначения, который представляет собой телефонный номер конечного устройства. При передаче адреса пункта назначения между устройствами мини-АТС могут добавлять к нему дополнительные цифры номера.
334-1234334-1234Рис. 5.3. Внутрисетевой вызов между локальными маршрутизаторамиРис. 5.3. Внутрисетевой вызов между локальными маршрутизаторами
334-1234
334-1234
Рис. 5.3. Внутрисетевой вызов между локальными маршрутизаторами
Рис. 5.3. Внутрисетевой вызов между локальными маршрутизаторами
Внешние соединения
Во многих случаях для осуществления коммуникации необходимо запрашивать службы у устройств, принадлежащих другим компаниям, например пользователь или конкурент в том же городе, которые можно рассматривать как удаленный офис. При внесетевом (внешнем) соединении пользователь набирает код доступа (access code) на аналоговом телефоне, непосредственно подсоединенном к голосовому маршрутизатору Cisco для получения доступа к открытой коммутируемой телефонной сети (Public Switched Telephone Network — PSTN) или к другому оператору связи. Например, в США код доступа к внешней телефонной сети — 9. Когда вызов достигает открытой телефонной сети (PSTN), в телефонной трубке раздается второй сигнал ответа станции (непрерывный гудок). В этот момент пользователь набирает адрес пункта назначения (т.е. номер телефона) абонента, с которым требуется установить соединение. На рис. 5.4 показан типичный пример внешнего вызова.
Соединения PLAR
Служба PLAR (Private Line, Automatic Ringdown — частная линия с автоматическим соединением) автоматически устанавливает соединение с вызываемым абонентом сразу после того, как на вызывающем телефоне поднимают трубку, как, например, в селекторной связи. При этом нет необходимости набирать цифры номера, поскольку первый телефон подключается ко второму автоматически. Такой тип связи удобен для соединения пользователей с торговыми представителями, диспетчерами такси или для вызова ближайшего супергероя, который спасет вас от всех бед. Пример соединения PLAR показан на рис. 5.5.
Рис. 5.4. Внешний вызов с использованием голосового маршрутизатора Cisco
Сконфигурировано для автоматического набора
Рис. 5.5. Соединение PLAR
Абонентские магистральные каналы
Абонентские магистральные каналы используются для соединения с помощью маршрутизатора двух мини-АТС через сеть передачи данных. Такое соединение осуществляется по магистральной выделенной линии, соединяющей мини-АТС между собой. Для передачи управляющих сигналов используются стандарты PRI, QSIG, Е&М и TI/E1, хотя могут поддерживаться и другие типы управления. На рис. 5.6 показано, как функционирует рассмотренный выше канал.
Рис. 5.6. Абонентский .магистральный канал
Когда мини-АТС А захватывает канал, голосовой маршрутизатор Cisco предваряет ее сигнал собственным префиксом, содержащим адрес точки назначения, перед тем, как начать процесс установления связи с мини-АТС Б. При этом вместо связи между конечными телефонными аппаратами маршрутизатор устанавливает связь между двумя мини-АТС.
Смешанное (внутри- и внесетевое) соединение
Еще одним преимуществом голосового маршрутизатора Cisco является его способность работать в многообразных режимах. Поскольку внутрисетевые ресурсы обычно ограничены, голосовой маршрутизатор должен уметь обрабатывать и другие типы вызовов. Одним из способов поддержки разных видов соединений является использова-
ние внешних ресурсов в ситуациях, когда внутренние недоступны. На рис. 5.7 показано, как маршрутизатор использует внешние службы для установления соединения, которое подробно описано ниже.
На телефоне, изображенном на рисунке слева, пользователь набирает внутренний номер. Существует несколько вариантов действия голосового маршрутизатора Cisco в данном случае.
Ресурсов недостаточно для установления соединения:
у оконечного маршрутизатора Cisco (на рисунке — справа) нет свободных каналов для связи с мини-АТС, к которой он подключен, маршрутизатор может послать пользователю короткий сигнал “занято” для того, чтобы сообщить ему об отсутствии каналов для связи;
ближайший к пользователю маршрутизатор (на рисунке — слева), используя свои средства качества обслуживания, может обнаружить, что для установления соединения нет достаточной ширины полосы пропускания.
Маршрутизатор Cisco, к которому подключен пользователь (слева), может принять решение об использовании внешнего канала и установить соединение через открытую коммутируемую телефонную сеть (PSTN).
Рис. 5.7. Установление соединения через внешнюю службу
Работа с приложениями, использующими голосовые маршрутизаторы Cisco
Для интерпретации различных типов служебных сигналов и протоколов, используемых в голосовых приложениях, применяются разные виды аппаратного обеспечения и различные типы соединений. В главе 4 “Устройства Cisco для передачи голоса” предоставлен обзор интерфейсов, которые поддерживаются голосовыми маршрутиза-
торами. В следующем разделе рассмотрены сферы применения голосовых интерфейсных карт (voice interface card — V1C) и различных типов соединений, а также приложения и управляющие сигналы, которые они поддерживают. Кроме того, ниже обсуждаются различные типы приложений и соединений для голосовых служб.
Интерфейсные карты (VIC) стандарта Е&М (Ear & Mouth) используются для аналоговых магистральных соединений между мини-АТС и для соединений между телефонными коммутаторами. На рис. 5.8 показано, как интерфейсная карта Е&М подключается к службам мини-АТС.
Рис. 5.8. Подключение интерфейсной карты стандарта Е&Мк мини-АТС
Оборудование Е&М обычно представляет собой магистральные устройства, которые используются для обеспечения соединений, которые перечислены ниже.
Абонентские магистральные линии между телефонными коммутаторами (мини-АТС).
Магистральные соединения между мини-АТС и центральной телефонной станцией предприятия (соединения Centrex).
Интерфейсы Е&М используют разъемы RJ-48 (8-контактные модули), которые позволяют подсоединиться к магистральным (trunk) линиям (т.е. к абонентским магистралям).
Голосовой интерфейс FXO имитирует телефонный аппарат и подсоединяется к миниАТС со стороны телефонной станции и непосредственно к коммутатору телефонной станции в офисе телефонной компании. Такой тип интерфейса позволяет осуществить аналоговое подключение к телефонной сети, что, в свою очередь, позволяет передавать сигналы в эту сеть. Благодаря данной схеме абонент получает доступ к открытой телефонной сети (PSTN) из сети предприятия. На рис. 5.9 показаны различные соединения, которые используются совместно с голосовым интерфейсом FXO.
Интерфейсы FXO используют разъемы RJ-11; точно такие же контакты используются для телефонных устройств, подключаемых непосредственно к АТС телефонной сети (PSTN) или к мини-АТС.
Голосовой интерфейс FXS обеспечивает соединение со стандартными телефонами, факсимильными аппаратами и мини-АТС. На рис. 5.10 приведен пример стандартного применения интерфейса FXS.
ИнтерфейсFXOИнтерфейсFXOПорт станцииПорт станции<’ Телефонная л\ сеть(PSTN) /<’ Телефонная л\ сеть(PSTN) /Телефонная станцияТелефонная станцияРис. 5.9. Соединения голосового интерфейса FXOРис. 5.9. Соединения голосового интерфейса FXOCentrexCentrexРис. 5.10. Соединения голосового интерфейса FXSРис. 5.10. Соединения голосового интерфейса FXS
ИнтерфейсFXO
ИнтерфейсFXO
Порт станции
Порт станции
<’ Телефонная л
\ сеть(PSTN) /
<’ Телефонная л
\ сеть(PSTN) /
Телефонная станция
Телефонная станция
Рис. 5.9. Соединения голосового интерфейса FXO
Рис. 5.9. Соединения голосового интерфейса FXO
Centrex
Centrex
Рис. 5.10. Соединения голосового интерфейса FXS
Рис. 5.10. Соединения голосового интерфейса FXS
Интерфейс FXS подключается непосредственно к стандартному телефону, факс- аппарату или к другому аналогичному устройству и обеспечивает для него напряжение звонка (48 В), питание линии и тональный сигнал вызова. FXS-интерфейсы Cisco используют разъемы RJ-II, которые позволяют осуществить соединение с базовым телефонным оборудованием, с телефонным аппаратом и мини-АТС.
Применение различных типов соединений
Обычно интерфейс FXS обеспечивает подключение к сети передачи голоса конечных станций (телефонных, факс-аппаратов и т.д.). На рис. 5.11 показаны порты FXS на двух голосовых маршрутизаторах, используемых для внутрисетевых вызовов.
Маршрутизатор Cisco 3810Маршрутизатор Cisco 3810Рис. 5.11. Соединение между двумя интерфейсами FXSРис. 5.11. Соединение между двумя интерфейсами FXSМаршрутизатор Cisco 2600Маршрутизатор Cisco 2600FXSFXS
Маршрутизатор Cisco 3810
Маршрутизатор Cisco 3810
Рис. 5.11. Соединение между двумя интерфейсами FXS
Рис. 5.11. Соединение между двумя интерфейсами FXS
Маршрутизатор Cisco 2600
Маршрутизатор Cisco 2600
FXS
FXS
Голосовой маршрутизатор Cisco использует плату интерфейса Е&М для подключения двух типов линий (между мини-АТС или между коммутаторами). На рис. 5.12 показано, как голосовые маршрутизаторы Cisco работают с соединениями такого типа.
Рис. 5.12. Соединение магистральных линий с использованием интерфейса Е&МРис. 5.12. Соединение магистральных линий с использованием интерфейса Е&М
Рис. 5.12. Соединение магистральных линий с использованием интерфейса Е&М
Рис. 5.12. Соединение магистральных линий с использованием интерфейса Е&М
Большинство приложений предоставляет готовые технические решения с использованием комбинации карт интерфейсов в маршрутизаторах. В случае, приведенном на рис. 5.13, маршрутизатор Cisco уровня предприятия использует интерфейс FXS для подключения абонента к сети через клавишный переключатель. На другом конце сети маршрутизатор Cisco в главном офисе использует интерфейс Е&М для подключения к корпоративной системе мини-АТС.
МаршрутизаторМаршрутизаторпереключательпереключательРис. 5.13. Пример использования различных интерфейсных картРис. 5.13. Пример использования различных интерфейсных карт
Маршрутизатор
Маршрутизатор
переключатель
переключатель
Рис. 5.13. Пример использования различных интерфейсных карт
Рис. 5.13. Пример использования различных интерфейсных карт
В качестве другого примера использования различных интерфейсов может служить передача факсимильного сообщения (рис. 5.14). В данном примере факс-аппарат, показанный в левой части рисунка и подсоединенный к порту FXS голосового маршрутизатора Cisco, передает факсимильное сообщение на другой подобный аппарат в офис филиала, подключенный к клавишному переключателю. Клавишный коммутатор подсоединен к порту Е&М голосового маршрутизатора Cisco.
коммутаторкоммутаторРис. 5.14. Соединение двух факсимильных аппаратовРис. 5.14. Соединение двух факсимильных аппаратов
коммутатор
коммутатор
Рис. 5.14. Соединение двух факсимильных аппаратов
Рис. 5.14. Соединение двух факсимильных аппаратов
Все более популярным становится оборудование стандарта Н.323, известное как 1Р- или Ethernet-телефон, который через обычную компьютерную сеть подключается к телефонной сети (PSTN). На рис. 5.15 показаны голосовые маршрутизаторы Cisco моделей 2600 и 3600, используюшие протокол VoIP и соединяющие два телефонных аппарата (или телефонный аппарат и телефонную станцию).
Для подключения к мини-АТС со стороны станции (магистрального канала) или непосредственно к АТС оператора связи обычно используется голосовая интерфейсная карта FXO VIС.
Рис. 5.15. Соединение Ethernet-телефона с открытой коммутируемой телефонной сетью (PSTN)
Используя описанные выше службы, компания может создать интегрированные комплексные сети с помощью протоколов VoIP, VoFR и VoATM для малых или средних предприятий. На рис. 5.16 показана типичная конфигурация, которую можно использовать для обеспечения голосовых служб.
Рис. 5.16. Пример интеграции голосовой и обычной сети (комплексная сеть)
Компания, изображенная на рис. 5.16, состоит из главного офиса и двух филиалов, соединенных посредством обычной коммутируемой телефонной сети (PSTN) для внешних звонков из своих офисов, а также имеет сеть с выделенной линией, созданную на основе защищенного тоннеля для внутренних соединений. Такая структура позволяет потребителю экономить средства путем использования сети данных в обход открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN). Еще большей экономии можно было бы достигнуть, если бы компания была международной организацией с обширной телефонной сетью, использующей собственные АТС. В этом случае телефонную сеть PSTN можно использовать в качестве резерва для соединений между собой АТС компании в случае отказа выделенной линии.
Раздельные сети малоэффективны и сложны в администрировании. Кроме того, они мало приспособлены для мультимедийных приложений, таких как унифицированные сообщения и совместное использование данных, которые используются все чаще в настоящее время. Объединив голосовые и обычные потоки данных в комплексные сети, можно значительно сэкономить средства за счет более дешевого оборудования, более эффективного использования полосы пропускания и возможности повторного использования полосы пропускания в промежутках между передачей голосовых и обычных данных, а также за счет миграции к объединенным мультимедийным приложениям.
Будущее — за Web-технологиями, внутренние и внешние коммуникации все в большей степени требуют расширения мультимедийных возможностей, которые могут обеспечивать только комплексные сети.
В процессе подготовки к внедрению комплексной сети организация должна принять несколько серьезных решений, из которых наиболее важным является решение о том, какие из существующих служб будут использоваться для передачи данных приложений.
При переходе к комплексной сети наиболее реалистичным является эволюционный подход, позволяющий потребителю воспользоваться появляющимися новыми мультимедийными приложениями и постепенно вкладывать средства в модернизацию оборудования.
Выбор технологии зависит от служб, доступных пользователю, от степени ознакомленности пользователя с необходимыми технологиями и от имеющейся сетевой среды. Возможно несколько вариантов использования голосовых технологий, которые перечислены ниже.
Использование методов VoIP, которые независимо от выбранной технологии передачи предлагают основанные на стандарте Н.323 Web-приложения для коммуникационного взаимодействия на рабочем столе пользователя. Методы протокола VoIP включают следующее.
VoIP по последовательным (выделенным) линиям с использованием инкапсуляции HDLC представляет собой практичный, легко реализуемый и конфигурируемый вариант для каналов со скоростями Т1 и выше.
VoIP по последовательным (выделенным) линиям с использованием инкапсуляции многоканального протокола “точка-точка" (Multilink Point-to-Point Protocol — MLPPP) предоставляет возможность фрагментации и чередования пакетов (interleaving — LF1) для обеспечения приемлемого качества голоса при меньших скоростях канала, вплоть до 56 Кбит/с. Аналитики предсказывают долговременное использование протокола VoIP.
VoIP в сети протокола Frame Relay (выделенные линии или виртуальные каналы Frame Relay), использующей инкапсуляцию Frame Relay, представляет собой легко реализуемый вариант для небольших скоростей.
VoIP в сетях протокола ATM (каналы ATM), использующих каналы ATM для соединения между собой отдельных участков, может быть использован для передачи больших объемов данных.
Методы VoFR (выделенные линии или каналы Frame Relay) обеспечивают постепенное развитие существующей сети Frame Relay. Она может быть использована для существующих выделенных линий типа “точка-точка" или для каналов Frame Relay, поскольку для использования такой технологии не обязательно наличие полнофункциональной сети или службы Frame Relay.
Метод VoATM позволяет использовать все каналы с пропускной способностью Т1 и выше; зачастую это просто надстройка над существующей сетью технологии ATM.
В следующих разделах приведены примеры реальных распределенных сетей, использующих голосовые приложения.
Примеры применения технологий VoIP
Шлюзы-маршрутизаторы VoIP размешаются в удаленных точках сети — модель 1750 предназначена для малых/домашних офисов (small office/home office — SOHO), модели 2600 используются в филиалах крупных компаний, а серия устройств 3600 — в больших офисах. В главном офисе компании для обработки вызовов и управления ими могут работать вместе модели 7200, AS5300, а также программное обеспечение — Cisco Works Voice Manager и менеджер мультимедиаконференций (Multimedia Conference Manager — MCM). На рис. 5.17 приведен пример сети, работающей по технологии VoIP.
Рис. 5.17. Пример сети, работающей по технологии VoIP
Менеджер МСМ в приведенном выше примере сети обеспечивает возможности шлюза, который позволяет централизовать список точек вызова.
В примере, показанном на рис. 5.17, шлюз работает с существующей телефонной структурой, переводя телефонные номера в IP-адреса для маршрутизации вызовов при их передаче по сети данных. Такой подход позволяет пересылать межофисные телефонные вызовы и факс-сообщения по сети данных и снижает расходы на междугородную связь.
Для дальнейшего управления сетью VoIP голосовой менеджер Cisco предоставляет подробную информацию об активности передачи голосовых данных в сети, включающую сведения, которые перечислены ниже.
Записи об управлении полосой пропускания и потоком данных.
Регистрация длительности вызова.
Сообщения о некорректном использовании.
Отчеты об активности для компании в целом, для подразделения, отдела и отдельных абонентов.
Распределение расходов в тарифных планах.
Общая стоимость звонков.
Тарифная структура.
Записи системы безопасности и аварийные сигналы.
Технология VoFR
Для пользователей, которые внедрили у себя магистраль на основе технологии Frame Relay и сталкиваются с растущими потребностями в ширине полосы пропускания, протокол VoFR предоставляет удобную возможность модернизации сети. В целом предлагаемая топология будет требовать меньшей ширины полосы пропускания. В настоящее время применение рассматриваемой технологии все более расширяется, и все крупные провайдеры предлагают службы протокола Frame Relay. Еще одним его преимуществом является возможность работы с существующей структурой телефонной сети. На рис. 5.18 приведен наиболее распространенный вариант использования Frame Relay на предприятии.
Управление сетями VoFR весьма несложно. Устройства Cisco, поддерживающие VoFR (или VoIP), также обеспечивают маршрутизацию, службы CSU/DSU и функции обеспечения безопасности — все операции выполняются одним и тем же устройством.
Использование технологий VoFR и VoIP обычно расширяет возможности существующей сети для передачи данных. Экономия средств при совместном использовании магистралей для голоса и данных достигается за счет следующих особенностей.
Экономия средств на телефонных переговорах и при передаче факсимильных сообщений между офисами одного предприятия за счет отказа от использования междугородных линий.
Уменьшение управленческих и эксплуатационных расходов.
Меньшая стоимость оборудования.
Рис. 5.18. Пример использования на предприятии технологии VoFR
Технология VoATM
Технология VoATM в сети Cisco поддерживается на основе класса постоянной битовой скорости (constant bit rate — CBR) и класса переменной битовой скорости (variable bit rate — VBR) класса обслуживания (CoS) 5-го уровня каналов ATM. Возможности технологии качества обслуживания (QoS) протоколов ATM позволяют удовлетворить требования к классу CBR потока данных с гарантированным обеспечением ширины полосы пропускания и изменения задержки. Использование очереди в виртуальных каналах (virtual circuit — VC) позволяет индивидуально обрабатывать каждый поток данных. В случае потока голосовых данных ему может быть предоставлен более высокий приоритет. На рис. 5.19 приведен пример использования на предприятии технологии VoATM.
Использование небольших пакетов фиксированного размера позволяет уменьшить задержки, связанные с наличием очередности и переменным размером пакетов.
Рис. 5.19. Пример использования на предприятии технологии Vo ATM
Использование голосовых технологий в сетях предприятий
На основе существующих аппаратных структур можно реализовать различные варианты решения одних и тех же задач. Наиболее часто встречающиеся готовые решения перечислены ниже.
Уменьшение количества междугородных переговоров. Такой вариант может оказаться наилучшим решением при создании комплексной сети благодаря присущей ему экономии средств.
Использование мини-АТС и внешних расширений. Данное решение позволяет предоставить удаленным пользователям службы, расположенные в центре мини-АТС.
Использование широковещательной сети4 предоставляет возможность поддержки голосовых конференций типа “многие со многими" или “один со многими”, которые обычно используются для финансовых служб брокерских фирм.
Возможность взаимодействия в рамках стандарта Н.323. Стандарт Н.323 предоставляет основу для аудио-, видеокоммуникаций и для обмена данными через IP- сети, позволяя взаимодействовать пользователям, не заботясь о совместимости приложений и протоколов.
Создание управляемых служб голос/данные. Такие службы обеспечивают возможность полностью контролировать комплексную сеть и управлять ею.
Идея взята из так называемой сети Hoot and Holler — широковещательной радиосети, широко используемой брокерами для получения новых данных и совершения сделок. Аналогичные сети используются в издательской, транспортной, энергетической и производственной отраслях. Не следует путать ее с широковещательной технологией передачи данных!multicast). — Прим. ред.
Обход междугородных коммутаторов
Составной частью обеспечения комплексных соединений с удаленными узлами является возможность коммутации потока голосовых данных. Некоторые производители устройств VoFR/VoIP полагаются на мини-АТС для осуществления такого транзитного переключения голосовых вызовов от одного абонента к другому. Однако менеджеры телекоммуникационных компаний такое транзитное переключение, как правило, воспринимают как нежелательное. Существуют две причины для негативного отношения: во-первых, такое переключение занимает два канала мини-АТС, один из которых занят входящим подключением, другой — каналом исходящего звонка, а использование двух портов миниАТС для одного звонка стоит довольно дорого. Во-вторых, транзитное переключение VoIP/VoFR через мини-АТС может ухудшить качество голоса, поскольку приходящие на АТС данные распаковываются на входе в нее и сжимаются на выходе.
Комплексная архитектура интегрированной сети Cisco позволяет соединениям VoIP/VoFR/VoATM обходить традиционный транзитный коммутатор мини-АТС. Технология Cisco позволяет обойти такие транзитные АТС за счет маршрутизатора без использования дорогостоящих магистральных линий мини-АТС и многочисленных перекодировок голосовых данных. На рис. 5.20 показан пример обхода транзитных мини-АТС с использованием технологии VoFR.
поток данных и VoFR
потокVoFR
и данных после
обхода транзитного
коммутатора
Рис. 5.20. Обход транзитной мини-АТС
К преимуществам обхода транзитных АТС можно отнести следующие.
Позволяет создавать крупномасштабные сети технологий VoFR, VoIP и VoATM.
Возможность коммутировать потоки голосовых данных без сжатия и распаковки.
Соединения внешних расширений
При использовании внешних расширений (Off-Premises extension — ОРХ) можно передавать телефонные вызовы и факсимильные сообщения по сети данных на удаленные устройства, что уменьшает потребность в использовании междугородной связи. На рис. 5.21 показан пример ОРХ-соединения.
Рис. 5.21. Соединения внешних расширений
Внешнее расширение использует магистральный канал сети передачи данных для предоставления аналоговых служб мини-АТС удаленным телефонным и факс- аппаратам. При этом создается постоянный голосовой канал между двумя конечными точками, который позволяет передавать между ними дополнительные информационные сигналы, такие как сигналы вызова или служебные сигналы соединений “точка- точка” и широковещательные сообщения.
Магистральный канал соединения (сети данных) обеспечивает функционирование канала ОРХ посредством интерфейсов FXO и FXS. В такой ситуации удаленные станции (подсоединенные к портам FXS) представляются мини-АТС физически подсоединенными устройствами. Если такая удаленная станция не отвечает на вызов, то этот вызов может быть передан на централизованную голосовую почту (если на мини-АТС установлена такая конфигурация).
Широковещательная сеть
Сеть, основанная на технологиях VoIP или VoFR, позволяет потребителям отказаться от использования дорогостоящих выделенных линий, за счет применения широковещательных приложений в существующих сетях для передачи данных.
Соединения типа “точка-точка" показаны на рис. 5.22. Применение широковещательных сетей является идеальным решением для сети из 5—10 узлов.
При реализации одноточечной топологии “точка-точка” существуют следующие ограничения.
Соединение “точка-точка” полностью захватывает полосу пропускания.
Могут возникнут проблемы при кодировке, поскольку многочисленные циклы сжатия-декомпрессии ухудшают качество голосовых сигналов, особенно при использовании стандарта G.729, и увеличивают нагрузку на маршрутизатор. Однако при использовании протокола G.711 сеть функционирует достаточно стабильно и эффективно.
Из-за наличия централизованного моста увеличивается время задержки; для смешивания сигналов каждый вызов должен пересечь мост.
Дальнейшая модернизация такой комплексной сети осуществляется путем простого обновления программного обеспечения; не представляет проблем и не увеличивает размер сети.
Стандарт Н.323
Стандарт Н.323 предоставляет базу для аудио- и видекоммуникации и для передачи данных по IP-сетям, включая Internet. Если мультимедийные приложения разных производителей соответствуют стандарту Н.323, то они смогут взаимодействовать. На рис. 5.23 показано применение стандарта Н.323.
Рис. 5.23. Взаимодействие устройств сети, соответствующих стандарту Н.323
Стандарт Н.323 имеет следующие преимущества.
Предоставляет гибкую конфигурацию приложений для VoIP, для видеоконференций на экране монитора (таких как NetMeeting), для вычислений с совместным использованием ресурсов и для электронных приложений обмена информацией в реальном режиме времени.
Для существующих инфраструктур, базирующихся на протоколе IP, созданных с использованием оборудования различных производителей, существуют мультимедийные стандарты.
Информация о загруженности сети позволяет сетевым администраторам выделить наивысший приоритет в использовании полосы пропускания видеоконференциям; таким образом, можно продолжать использовать сеть для передачи других данных и, управляя другими потоками данных, не допускать перегрузки канала.
Стандарт Н.323 позволяет использовать существующую структуру телефонной сети.
Переговоры между офисами и передача факсимильных сообщений могут осуществляться через сеть данных, что уменьшает расходы на междугородные переговоры.
Менеджер MCM Cisco выполняет две основные функции: он действует как шлюз и как программа-посредник.
Шлюз управляет доступом, распределяет полосу пропускания, преобразует адреса, идентифицирует пользователя и проверяет его права доступа, регистрирует затраченное на вызов время и выполняет маршрутизацию вызовов для соединений стандарта Н.323.
Первичной функцией посредника является скрытие адресов одной зоны от просмотра их устройствами другой зоны (как правило, это касается двух компаний). На рис. 5.24 показано расположение шлюза стандарта Н.323.
Рис. 5.24. Шлюз стандарта Н.323
Совместная сетевая работа со шлюзовыми сетями Cisco стандарта Н.323 означает, что шлюзы Cisco моделей 2600 и 3600 Н.323 могут выступать в качестве шлюзов коммутируемой телефонной сети (PSTN) и мини-АТС для менеджера вызовов IP- телефонии корпорации Cisco.
Стандарт Н.323 позволяет использовать компьютерный или IP-телефон. При совместной работе он выполняет функции, которые перечислены ниже.
Использует протокол Н.323 VoIP.
Взаимодействует с существующей сетью для передачи данных.
Взаимодействует с существующей телефонной структурой.
Передает межофисные переговоры и факс-вызовы через сеть данных, уменьшая тем самым объем междугородных переговоров.
Одним из главных преимуществ объединения голоса и данных является объединенный обмен сообщениями, который интегрирует в одно целое всю систему передачи сообщений, включая голосовую и электронную почту, факсимильные и видеосообщения. Для конечного пользователя такая система является единой точкой доступа. На рис. 5.25 показано, как можно объединить все службы в одну систему передачи сообщений.
Если пользователь, работая только с одним приложением, таким как входной почтовый ящик на персональном компьютере, может получить доступ ко всем службам, то для него значительно облегчается задача организации работы в соответствии с личными предпочтениями. Современные системы голосовой почты не позволяют узнать, откуда пришли сообщения, — их приходится прослушивать полностью, а затем принимать решение о том, кому из отправителей ответить первому. Объединение сообщений помещает их все в одном месте и позволяет отсортировать по приоритетам до просмотра (прослушивания).
СетьСетьV МаршрутизаторV МаршрутизаторМаршрутизаторМаршрутизаторМенеджер звонковМенеджер звонковМенеджер звонковМенеджер звонковСлужба LDAPСлужба LDAPИнтеллектуальный менеджер корпорации Geotel ICRИнтеллектуальный менеджер корпорации Geotel ICRСервер приложений корпорации AmtevaUMСервер приложений корпорации AmtevaUMГолосовая почта Факс-почта Электронная почтаГолосовая почта Факс-почта Электронная почтаСервер приложений корпорации Amteva UMСервер приложений корпорации Amteva UMРис. 5.25. Объединение сообщений в одну системуРис. 5.25. Объединение сообщений в одну системуТелефонная сеть (PSTN)Телефонная сеть (PSTN)
Сеть
Сеть
V Маршрутизатор
V Маршрутизатор
Маршрутизатор
Маршрутизатор
Менеджер звонков
Менеджер звонков
Менеджер звонков
Менеджер звонков
Служба LDAP
Служба LDAP
Интеллектуальный менеджер корпорации Geotel ICR
Интеллектуальный менеджер корпорации Geotel ICR
Сервер приложений корпорации AmtevaUM
Сервер приложений корпорации AmtevaUM
Голосовая почта Факс-почта Электронная почта
Голосовая почта Факс-почта Электронная почта
Сервер приложений корпорации Amteva UM
Сервер приложений корпорации Amteva UM
Рис. 5.25. Объединение сообщений в одну систему
Рис. 5.25. Объединение сообщений в одну систему
Телефонная сеть (PSTN)
Телефонная сеть (PSTN)
Резюме
В настоящей главе были описаны различные типы голосовых соединений, включая внутри- и внесетевые, PLAR и соединения магистральных линий. Кроме того, были описаны платы интерфейсов, которые используются для установления перечисленных соединений, и приведены многочисленные примеры использования таких соединений для объединения голоса и данных в корпоративных сетях. Были обсуждены преимущества обхода междугородных линий, вызовов широковещательных сетей и офисов филиалов, особенности взаимодействия в рамках стандарта Н.323 и управляемых
служб голоса/данных. В данной главе также было показано, как организация может обеспечить работу перечисленных служб в существующей распределенной сети с использованием технологий VoIP, VoFR и VoATM.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Какой тип соединения позволяет осуществлять вызовы между двумя устройствами, подсоединенными к одному и тому же маршрутизатору?
Как называется соединение, которое автоматически набирает номер абонента при поднятии трубки телефонного аппарата?
Какой интерфейс осуществляет соединения с открытой коммутируемой телефонной сетью (PSTN) и что это за соединения?
Какой интерфейс подсоединяется непосредственно к телефонной трубке и обеспечивает сигнал вызова, питание линии и напряжение звонка?
Какая голосовая технология, по мнению аналитиков, имеет тенденцию долговременного роста?
Стандарт Н.323 представляет собой базу для... (продолжите).
За счет чего широковещательная сеть, используя протоколы VoIP и VoFR, позволяет пользователю сэкономить средства?
Что уменьшается при использовании фиксированных пакетов небольшого размера в сетях VoATM?
Какой из описанных в настоящей главе стандартов предназначен для работы с оборудованием разных производителей?
Какие приложения позволяют пользователю получать все сообщения из одной точки?
В этой главе...;
Описываются порты ввода-вывода шасси, компоненты аппаратного обеспечения и интерфейсные платы маршрутизаторов Cisco серий 2600, 3600, МС381О и AS53OO.
Рассмотрен процесс установки и тестирования модулей, интерфейсных плат и компонентов маршрутизаторов Cisco 2600, 3600, МС381О и AS5300.
Описывается процесс установки, подсоединения и тестирования аппаратных портов для передачи голосовых данных, а также кабельных соединений, необходимых для передачи голосовых данных по сети.
Приведены команды операционной системы IOS Cisco для конфигурирования голосовых портов маршрутизатора Cisco, поддерживающего передачу голосовых данных.
ГлаваГлава66
Глава
Глава
6
6
Установка маршрутизаторов корпорации Cisco
До начала конфигурирования оборудования Cisco для передачи голосовых данных ? необходимо установить его в сети.
В главе 4 “Устройства Cisco для передачи голоса” были рассмотрены различные голосовые маршрутизаторы корпорации Cisco. В настоящей главе описан процесс установки маршрутизаторов для работы в типичной сетевой среде. Основное внимание в данной главе уделено различиям типов шасси и установке голосовых и интерфейсных плат, связанных с обработкой голоса. Кроме того, обсуждается использование команд операционной ‘системы Cisco IOS и взаимодействие различных голосовых портов маршрутизатора.
Установка маршрутизаторов серии 2600
Одним из устройств Cisco для передачи голосовых данных, для которого вам необходимо уметь идентифицировать компоненты и устанавливать интерфейсные платы, {;, является маршрутизатор серии 2600. На рис. 6.1 показаны основные детали базовой " модели маршрутизатора серии 2600.
^..Лорт 10BaseT Ethemet-0/1(разъем RJ-45)^..Лорт 10BaseT Ethemet-0/1(разъем RJ-45)Дополнительный порт (разъем RJ-45)Дополнительный порт (разъем RJ-45)
^..Лорт 10BaseT Ethemet-0/1
(разъем RJ-45)
^..Лорт 10BaseT Ethemet-0/1
(разъем RJ-45)
Дополнительный порт (разъем RJ-45)
Дополнительный порт (разъем RJ-45)
Порт 10BaseT Консольный портEthemet-0/О (разъем RJ-45)
(разъем RJ-45)
Рис. 6.1. Маршрутизатор серии 2600 (вид сзади)
Серия 2600 включает несколько моделей маршрутизаторов, различие между которыми заключается в количестве и скорости Ethernet-портов. Основные характеристики различных вариантов приведены ниже.
Модель 2610 — один Ethernet-интерфейс lOBaseT, порт 0/0.
Модель 2611 — два Ethernet-интерфейса lOBaseT, порты 0/0 и 0/1.
Модель 2620 — один Ethernet-интейрфейс Ю/lOOBaseT, порт 0/0.
Модель 2621 — два Ethernet-интерфейса Ю/lOOBaseT, порты 0/0 и 0/1.
Маршрутизаторы 2600-й серии используются для того, чтобы передавать голосовые данные через сеть. Для того чтобы реализовать такую возможность, необходимо установить в маршрутизатор дополнительные компоненты для передачи голосовых данных. Для осуществления аналоговых голосовых вызовов в маршрутизатор 2600-й серии необходимо установить две платы, которые описаны ниже.
Сетевой модуль для передачи голосовых данных (voice network module — VNM) — данный модуль преобразует и сжимает цифровые голосовые сигналы в голосовые пакеты, которые можно передавать в сети IP. На шасси маршрутизаторов 2600-й серии VNM устанавливается в NM-разъем.
Плата голосового интерфейса (voice interface card — V1C) обеспечивает соединение телефонного устройства и маршрутизатора. Аналоговая VIC также конвертирует аналоговые сигналы в цифровой формат. Такая плата вставляется непосредственно в модуль VNM.
Применение маршрутизатора для голосовых вызовов требует предварительной установки модуля VNM в разъем сетевого модуля (network module slot — NM slot). Модуль VNM необходим для работы плат голосового интерфейса. В маршрутизаторах 2600-й серии имеются также два разъема для интерфейсных плат WAN (WAN interface card — WIC). Несмотря на то что WIC- и VIC-разъемы имеют одинаковые размеры, интерфейсные платы WAN нельзя установить в разъемы плат голосового интерфейса.
Маршрутизаторы 2600-й серии поддерживают до четырех аналоговых голосовых портов и до шестидесяти цифровых голосовых каналов в своем единственном NM-разъеме, который имеет номер 1. На рис. 6.2 показано, как плата FXS VIC устанавливается в модуль VNM, который затем вставляется в разъем сетевого модуля маршрутизатора.
Для осуществления цифрового голосового соединения в маршрутизатор серии 2600 можно установить дополнительный пакетный сетевой модуль высокой плотности для передачи голосовых и факсимильных сообщений (high-density packet voice/fax network module). Один такой модуль со сдвоенным портом способен поддерживать до 60 одновременных телефонных соединений при использовании двух плат канала Е1 и до 48 соединений при использовании двух плат канала Т1. Пакетные модули VNM поддерживают стандарты передачи служебных сигналов следующих типов: Tl/El CAS, QSIG, PRI, El R2 и SGCP.
Установка маршрутизаторов серии 3600
Другим распространенным типом маршрутизаторов Cisco, поддерживающим передачу голосовых данных, являются устройства серии 3600. Данная серия включает три модели: 3620, 3640 и 3660. В настоящем разделе описываются основные компоненты
устройств 3600-й серии и объясняется процесс установки основных компонентов для передачи голосовых данных.
Платаголосово о интерфейса (аналоговая). Прочитайте документацию перед началом установки
Рис. 6.2. Установки модуля VNM
Идентификация компонентов маршрутизатора серии 3600
Маршрутизатор Cisco 3620 представляет собой модульный маршрутизатор доступа с двумя разъемами. Соединения для локальных или глобальных сетей такого маршрутизатора могут быть скомпонованы из взаимозаменяемых сетевых модулей и плат WIC. Модульная конструкция устройства обеспечивает гибкость, позволяющую подбирать необходимые компоненты и в случае необходимости перекомпоновать маршрутизатор.
На рис. 6.3 показаны передняя панель маршрутизаторов 3620 и 3640 и ее отдельные компоненты, которые перечислены ниже.
Консольный портДополнительный портКонсольный портДополнительный портСветодиодные индикаторыРазъем дляактивности/готовности для плат PC каждого разъемаСветодиодные индикаторыРазъем дляактивности/готовности для плат PC каждого разъемаРис. 6.3. Передняя панель маршрутизатора модели 3620Рис. 6.3. Передняя панель маршрутизатора модели 3620
Консольный порт
Дополнительный порт
Консольный порт
Дополнительный порт
Светодиодные индикаторыРазъем для
активности/готовности для плат PC каждого разъема
Светодиодные индикаторыРазъем для
активности/готовности для плат PC каждого разъема
Рис. 6.3. Передняя панель маршрутизатора модели 3620
Рис. 6.3. Передняя панель маршрутизатора модели 3620
Консольный порт.
Дополнительный порт.
Светодиодные индикаторы активности/готовности для каждого разъема модуля
Разъем для карты PC Flash.
На задней панели маршрутизаторов 3620 и 3640 расположены следующие компоненты.
Разъем для кабеля питания.
Выключатель питания.
Два разъема шасси, используемых для установки сетевых модулей (в маршрутизаторе 3620).
Четыре разъема шасси, используемых для установки сетевых модулей (в маршрутизаторе 3640).
Шесть разъемов шасси, используемых для установки сетевых модулей (в маршрутизаторе 3660).
В маршрутизаторе 3620 разъем модуля 0 расположен с правой стороны, рядом с блоком питания. Разъем 1 расположен слева. Номера разъемов соответствуют двум блокам светодиодных индикаторов на передней панели устройства. Номер разъема используется как часть идентификатора сетевого интерфейса, установленного в маршрутизаторе. В одном из разъемов должен быть установлен сетевой модуль WAN для обеспечения соединения с распределенной IP сетью. Другой используется для модуля VNM.
Как показано на рис. 6.4, маршрутизатор 3640 имеет четыре разъема для модулей. Со стороны задней панели разъем модуля 0 расположен справа внизу, разъем модуля 1 — внизу слева, разъем 2 — справа вверху, а разъем 3 — вверху слева.
Рис. 6.4. Задняя панель маршрутизатора модели 3640
В отличие от моделей 3620 и 3640, на передней панели маршрутизатора 3660 нет ни одного порта или светодиодного индикатора. Все элементы устройства расположены на задней панели. На рис. 6.5 показана задняя панель маршрутизатора 3660.
Рис. 6.5. Задняя панель маршрутизатора модели 3660
Шасси маршрутизатора 3660 содержит такие элементы.
Один или два интегрированных Ethernet-порта на 10/100 Мбит/с с автоматическим выбором скорости (autosensing).
Шесть разъемов расширения для поддержки сетевых модулей.
Два разъема для усовершенствованного модуля интеграции (advanced integration module — AIM), используемого для аппаратного ускорения и увеличения мощности обработки.
Аппаратная поддержка в шасси дополнительных источников питания переменного и постоянного тока.
Один AUX-порт (дополнительный).
Один консольный порт.
Два разъема плат PCMCIA для резервного копирования программного обеспечения и конфигурации.
Внимание!
Дополнительная информация о существующих модульных интерфейсах и интерфейсах WIC приводится в “Инструкции по установке и конфигурированию маршрутизаторов Cisco серии 3600", которая входит в комплект поставки конкретной модели маршрутизатора.
Выбор сетевого модуля для передачи голосовых данных
Корпорация Cisco производит три типа модулей передачи голосовых данных VNM, предназначенных для преобразования голосовых телефонных сигналов в форму, позволяющую передавать их по IP-сети (рис. 6.6). Для транспортировки голосовых данных в маршрутизаторах серии 2600 или 3600 должен быть установлен по крайней мере один из модулей VNM, которые перечислены ниже.
Сетевой модуль NM-1V с одним разъемом. В такой модуль VNM можно установить одну плату голосового интерфейса (VIC). Его единственный разъем имеет номер 0.
Сетевой модуль NM-2V с двумя разъемами. В такой модуль VNM устанавливаются две карты VIC. На задней панели им соо вет твуют разъемы 0 и 1 (справа налево соответственно).
Сетевой модуль высокой плотности NM-HDV с одним разъемом. В него можно установить одну карту VWIC для поддержки многопотокового магистрального канала
Двухпортовый сетевой модуль высокой плотности NM-HDV. Для поддержки многопотокового канала в него устанавливаются две платы VWIC.
Поскольку каждая плата голосового интерфейса может соединяться не более чем с двумя телефонными устройствами, модули VNM с одним и двумя разъемами могут поддерживать максимум два или четыре телефонных устройства Выбор типа модуля VNM зависит от количества телефонных устройств, которые необходимо подключить к маршрутизатору.
Каждый модуль VNM содержит светодиодный индикатор готовности, который показывает, что модуль прошел автоматическое тестирование при включении и маршрутизатор готов к его использованию.
Од портовый модуль VNM (NM-1V)
Рис. 6.6. Типы сетевых модулей VNM для передачи голосовых данных
Двухпортовый моду ь VNM (NM-2V)
Голосовой разъем VI
Голосовой разъем V0
Светодиодный индикатор готовности
Модуль VNM высокой плотности (NM-HDV)
Светодиодный индикатор готовности
Рис. 6 6. Типы сетевых модулей VNM для передачи голосовых данных (окончание)
Внимание!
Все маршрутизаторы поставляются с панелями, которые закрывают разъемы модулей. Такие панели называют заглушками модулей (module blank filler panels). Для безопасности и соблюдения режима вентиляции заглушки необходимо удалять только непосредственно перед установкой модуля в разъем. Если же модули не устанавливаются, следует оставить их на местах.
Выбор платы голосового интерфейса
Для обработки голосовых данных при их транспортировке по IP-сети в дополнение к модулям VNM необходимо установить минимум одну плату голосового интерфейса (VIC). Такие платы обеспечивают соединение с телефонным оборудованием или телефонной сетью. На рис. 6.7 показаны различные типы VIC.
Интерфейсная голосовая плата Е&МИнтерфейсная голосовая плата Е&МГолосовой порт 1 Голосовой порт ОГолосовой порт 1 Голосовой порт ОИнтерфейсная голосовая плата FXOИнтерфейсная голосовая плата FXOГолосовой порт 1 Голосовой порт ОГолосовой порт 1 Голосовой порт ОИнтерфейсная голосовая плата FXSИнтерфейсная голосовая плата FXSГолосовой порт 1 Голосовой порт ОГолосовой порт 1 Голосовой порт ОРис. 6.7. Платы голосового интерфейса VIСРис. 6.7. Платы голосового интерфейса VIС
Интерфейсная голосовая плата Е&М
Интерфейсная голосовая плата Е&М
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Интерфейсная голосовая плата FXO
Интерфейсная голосовая плата FXO
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Интерфейсная голосовая плата FXS
Интерфейсная голосовая плата FXS
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Голосовой порт 1 Голосовой порт О
Рис. 6.7. Платы голосового интерфейса VIС
Рис. 6.7. Платы голосового интерфейса VIС
Существуют VIC трех видов, каждый из которых содержит два голосовых порта.
VIC стандарта Е&М (Ear & Mouth). Используется для прямых соединений между мини-АТС (private branch exchange — РВХ).
V1C внешнего обмена (foreign exchange office — FXO). Используется для подключения к оборудованию телефонной станции.
V1C внутреннего обмена (foreign exchange station — FXS). Используется для прямого соединения с телефонными устройствами.
Каждая из перечисленных VIC имеет два голосовых порта. Каждый порт представляет собой разъем типа RJ, к которому подключается телефон, факс или мини-АТС. Независимо от того, какая плата V1C используется, голосовые порты называются нулевым и первым справа налево, соответственно.
Каждая плата V1C имеет светодиодный индикатор готовности, который соответствует своему голосовому порту. Светодиодный индикатор горит желтым светом во время включения и инициализации маршрутизатора и карты V1C. После инициализации индикатор гаснет и загорается зеленым светом во время использования правильно установленного телефонного устройства (например, при поднятии трубки телефона для начала разговора), сигнализируя таким образом, что голосовой порт работает. Желтый сигнал означает, что голосовой порт работает, но в текущий момент не обрабатывает данные.
Внимание!
Платы голосового интерфейса внешне похожи на платы интерфейса распределенной сети, которые устанавливаются в сетевой модуль с двумя разъемами маршрутизаторов Cisco 3600-й серии для подключения интерфейса WAN и непосредственно в разъем WAN маршрутизаторов 2600-й серии. Несмотря на это, они не являются взаимозаменяемыми, т.е. платы VIC не могут устанавливаться в такие разъемы и, соответственно, платы WIC не могут быть установлены в модуль VNM. Информация о
существующих платах интерфейса распределенной сети приводится в инструкции по установке и конфигурированию, которая поставляется вместе с маршрутизатором.
Внимание!
Как и в маршрутизаторе, сетевой модуль для передачи голосовых данных имеет панели, закрывающие разъемы карт VIC. Такие панели также называются заглушками (blank filler panels). В целях безопасности и для соответствующей вентиляции необходимо удалять заглушки только при установке платы VIC в разъем. Если же плата VIC не установлена, то заглушки следует оставить на своих местах.
Адресация голосовых портов плат VIC
Сразу после установки, перед конфигурированием голосовых служб, необходимо корректно идентифицировать каждый голосовой порт на плате VIC. Расположение плат VIC и модулей VNM является чрезвычайно важным для понимания методики идентификации портов с помощью команд операционной системы Cisco IOS, таких как voice-port и port. Данные команды идентифицируют каждый порт по спецификации, состоящей из трех частей, которые разделяются косой чертой (/).
Разъем модуля в маршрутизаторе.
Разъем платы VIC, называемый также подразъемом (вторичный разъем).
Конкретный голосовой порт для телефонного устройства.
Например, телефонная линия подсоединена к голосовому порту 1/0/1 маршрутизатора 2600-й или 3600-й серии. Такая запись означает, что искомая карта расположена в модуле 1, разъема VIC 0 и соответствует голосовому порту 1.
Выбор платы VIC зависит от того, как сконфигурирована сеть. Каждая плата используется для конкретного случая.
Сборка маршрутизатора, установка модулей VNM и плат VIC
После выбора модулей VNM и плат VIC для голосового маршрутизатора Cisco необходимо установить данные устройства. Маршрутизаторы 2600, 3620 или 2640, модули VNM, платы VIC и телефонные устройства соединяются в единую систему в следующем порядке.
Модуль VNM устанавливается в маршрутизатор.
Плата VIC устанавливается в модуль VNM.
Телефонное устройство подключается к соответствующему порту, например 1/0/1.
Проверка правильности установки аппаратного обеспечения
После монтажа плат в маршрутизатор необходимо убедиться в том, что они установлены правильно. При включенном питании маршрутизатора следует проверить состояние светодиодного индикатора соответствующего разъема модуля VNM. Если индикатор горит, значит, модуль VNM и плата VIC установлены правильно. Если же индикатор не горит, то необходимо выключить маршрутизатор и проверить, надежно
ли закреплены платы VNM и V1C. Возможно, что потребуется извлечь платы и переустановить их.
Внимание!
Плата FXS VIC (плата VIC внутреннего обмена) снабжена зуммером. Поэтому можно проверить ее, просто послушав зуммер в трубке телефонного устройства.
Установка маршрутизатора МС3810
Как было сказано в главе 4, маршрутизатор МС3810 представляет собой многофункциональное устройство, предназначенное для передачи голосовых и других типов данных по сети. В текущем разделе описывается процесс установки маршрутизатора МС3810 для работы в интегрированной сети. Ниже будут описаны компоненты данного устройства, их принцип действия и функции маршрутизатора в интегрированной среде.
Интерфейсные порты маршрутизатора МС3810
Начиная с мая 1999 года, компания Cisco поставляет усовершенствованную версию стандартного шасси МС3810. Новую версию часто называют “V-шасси”, поскольку в нее были внесены конструктивные изменения с целью внедрения в структуру устройства модуля видеонабора (video dial module — VDM). Обновленное шасси можно легко отличить по наличию нового типа разъемов на задней панели. Они расположены правее существовавшего ранее разъема многопотокового модуля канала (MFT) для линий Т1/Е1. Кроме того, на задней панели рядом с разъемом питания расположены два контакта заземления. На рис. 6.8 показана задняя панель V-шасси маршрутизатора МС3810.
На задней панели V-шасси модели МС3810 всегда расположены компоненты, которые перечислены ниже.
Один разъем RJ-45 интерфейса lOBaseT Ethernet/IEEE 802.3.
Два последовательных 60-контактных универсальных интерфейса корпорации Cisco ввода-вывода (universal input/output — UIO).
Консольный и дополнительный интерфейсы с разъемами RJ-45.
Выключатель питания.
Два контакта для заземления.
Разъем питания: либо стандартный трехконтактный заземленный разъем переменного тока, либо разъем для источника постоянного тока.
Разъем в левом верхнем углу задней панели предназначен для доступа к одной из трех дочерних плат, которые предоставляют следующие возможности.
Шесть интерфейсов аналоговых голосовых портов с разъемами RJ-45 без гнезд для соединений стандарта Е&М либо с двумя пластиковыми гнездами для подключения 8-проводных интерфейсов типа RJ-45 к 6-проводным разъемам FXS или FXO.
Четыре разъема интерфейсов базовой скорости (BRI) типа СВ-1, предоставляющих по восемь голосовых портов стандарта QSIG общего назначения (два В- канала) на каждом ВR1-интерфейсе.
Один цифровой голосовой интерфейс линии Т1/Е1 с 8-проводным разъемом RJ-48 либо с двойным BNC-разъемом.
Рис. 6.8. Шасси маршрутизатора МС3810 (вид сзади)
Второй разъем задней панели, расположенный выше интерфейса lOBaseT Ether- net/IEEE 802.3, предназначен для доступа к устройству Т1/Е1 МЕТ с одним из контактов, которые перечислены ниже.
Одинарный 8 проводной разъем RJ-48.
Двойной разъем BNC.
Одинарный разъем RJ-48 или двойной BNC-контакт линии Т1/Е1 плюс разъем СВ-1 для интерфейса резервного копирования данных BRI (BRI data backup interface), вмонтированного в устройство МЕТ.
На задней панели V-шасси имеются два разъема:
один разъем, смежный с МЕТ, используется для подключения вентилятора охлаждения;
второй разъем расположен за выключателем питания и предназначен для доступа к модулю VDM.
Комбинация модулей AVM/APM (audio voice module/audio personality module) содержит компоненты и поддерживает следующие функции.
Шесть портов FXS, FXO или Е&М (в любой комбинации).
Встроенная батарея и генератор звонков.
Возможность регулирования уровня приема и передачи.
Двухпроводной голосовой интерфейс FXS/FXO.
Двух- и четырехпроводной интерфейс стандарта Е&М.
Поддержка стандартов передачи служебных сигналов: мерцающие сигналы, немедленный старт и старт с задержкой.
Поддержка программно-конфигурируемых стандартов передачи служебных сигналов по шлейфу или заземлению и стандарта обратной полярности.
Возможность программного конфигурирования а- или ц-метода кодирования.
Возможность программного конфигурирования полного сопротивления канала (числовое значение зависит от страны).
Внимание!
Если устройство MFT применяется для сетевого магистрального канала и используется магистральный протокол, то последовательные порты могут быть сгруппированы в логические DSO-группы для первого уровня адаптации ATM (ATM Adaptation Layer 1 —AAL1).
Схематически устройства AVM и АРМ показаны на рис. 6.9. С каждой платой АРМ связан голосовой канал. Голосовые сигналы оцифровываются в РСМ- кодированные голосовые выборки при помощи встроенного в АРМ кодека. При PCМ-кодировании кодек может конфигурироваться либо для использования ц-метода (линия Т1), либо для а-метода (линия Е1). PCM-выборки затем перенаправляются к устройству сжатия голосовых данных маршрутизатора Cisco МС381О.
В настоящее время концентраторы Cisco серии МС381О содержат высокопроизводительные модули сжатия голоса (high-perfomance voice-compression module — НСМ). Модуль НСМ обеспечивают сжатие голосовых данных согласно кодирующему алгоритму компрессии (т.е. кодеку), заданному во время конфигурирования Cisco МС381О. В табл. 6.1 показано число голосовых каналов, поддерживаемых различными модулями сжатия.
j Таблица 6.1. Высокопроизводительные модули сжатия '
Общее количество каналов
Модуль
Разъем 2
Число каналов
Разъем 5
Число каналов
Аналоговый четырехпортовый стандарта G. 729
НСМ 2
4
Пустой
0
4
Аналоговый двухпортовый стандарта G. 729а
НСМ 2
6
Пустой
0
6
Цифровой Т1 стандарта G. 729
НСМ 6
12
НСМ 2
12
24
Цифровой Т1 стандарта G. 729а
НСМ 6
24
Пустой
0
24
Цифровой Е1 стандарта G. 729
НСМ 6
12
НСМ 2
12
24
Цифровой Е1 стандарта G. 729а
НСМ 2
8
НСМ 2
24
32
В табл. 6.2 приведены кодеки, поддерживаемые в конфигурациях верхнего и среднего уровней.
; Таблица 6.2. Кодеки, используемые для создания пакетов
Верхний уровеньСредний уровень
Стандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G. 723.1 (г5.3); стандартG. 723.1, дополнение А (г5.3); стандарт G 723.1 (гб.З); стандарт G 723.1, дополнение А (гб.З); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G 728; стандарт G. 729; стандарт G. 729, дополнение В; доставка факсовСтандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G. 723.1 (г5.3); стандартG. 723.1, дополнение А (г5.3); стандарт G 723.1 (гб.З); стандарт G 723.1, дополнение А (гб.З); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G 728; стандарт G. 729; стандарт G. 729, дополнение В; доставка факсовСтандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G 726 (г16); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G. 729, дополнение А; стандарт G. 729, дополнения А и В; доставка факсовСтандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G 726 (г16); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G. 729, дополнение А; стандарт G. 729, дополнения А и В; доставка факсов
Стандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G. 723.1 (г5.3); стандарт
G. 723.1, дополнение А (г5.3); стандарт G 723.1 (гб.З); стандарт G 723.1, дополнение А (гб.З); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G 728; стандарт G. 729; стан
дарт G. 729, дополнение В; доставка факсов
Стандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G. 723.1 (г5.3); стандарт
G. 723.1, дополнение А (г5.3); стандарт G 723.1 (гб.З); стандарт G 723.1, дополнение А (гб.З); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G 728; стандарт G. 729; стан
дарт G. 729, дополнение В; доставка факсов
Стандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G 726 (г16); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G. 729, дополнение А; стандарт G. 729, дополнения А и В; доставка факсов
Стандарт G. 711, u-метод; стандарт G. 711, a-метод; стандарт G 726 (г16); стандарт G 726 (г24); стандарт G. 726 (г32); стандарт G. 729, дополнение А; стандарт G. 729, дополнения А и В; доставка факсов
Цифровое шасси маршрутизатора МС3810
Цифровое шасси позволяет выполнять оцифровку голоса. Оно содержит разъем для цифрового голосового модуля (DVM), предоставляющего Т1/Е1-соединение с цифровой мини-АТС, разъемы для модулей сжатия и плату MFT. На рис. 6.8 показано цифровое шасси маршрутизатора МС3810.
Плата MFT обеспечивает голосовые службы и службы передачи данных через один WAN-интерфейс, работающий на скоростях Т1/Е1.
Структура цифрового голосового модуля
Модуль DVM обеспечивает соединение с цифровой мини-АТС или с группой каналов через интерфейс Т1/Е1 для максимум 24 цифровых телефонных линий. Типы стандартных служебных сигналов поддерживаются на уровне отдельных каналов и включают стандарты FXS, EXO, Е&М и CAS (Mercury). На рис. 6.10 показана структурная схема модуля оцифровки голоса.
DVMDVMВременнойинтервал#1Временнойинтервал#1РСМ-источникРСМ-источникРСМ-приемник^-РСМ-приемник^-Временнойинтервал #2Временнойинтервал #2РСМ-источникРСМ-источникРСМ-приемник <5РСМ-приемник <5Шина от устройства TDM к плате MFTШина от устройства TDM к плате MFT
DVM
DVM
Временнойинтервал#1
Временнойинтервал#1
РСМ-источник
РСМ-источник
РСМ-приемник^-
РСМ-приемник^-
Временнойинтервал #2
Временнойинтервал #2
РСМ-источник
РСМ-источник
РСМ-приемник <5
РСМ-приемник <5
Шина от устройства TDM к плате MFT
Шина от устройства TDM к плате MFT
Рис. 6.10. Структура модуля DVM
Внимание!
Цифровые стандарты передачи служебных сигналов, описанные в этом разделе, применяются также в маршрутизаторах серий 2600 и 3600 при использовании модуля канала Т1/Е1.
Маршрутизатор МС3810 работает с мини-АТС, соответствующими стандартной спецификации EIA/TIA-464-A (февраль 1989 г.) для коммутационного оборудования. Модуль DVM поддерживает канало-зависимый стандарт на передачу служебных сигналов (channel-associated signaling — CAS). При этом поддерживаются два стандарта: североамериканский стандарт на передачу Т1 CAS (в каждом канале используются заимствованные ABCD-биты) и европейский стандарт. Данное шасси также допускает использование различных плат голосовых интерфейсов: FXS, FXO или Е&М.
В зависимости от используемых компонентов, каналы от модуля DVM могут перенаправляться либо к службам сжатия голоса, либо к шине временного разделения каналов (time-division multiplexing — TDM bus). На рис. 6.10 показано, как модуль DVM взаимодействует с шиной TDM в том случае, когда установлена плата MFT.
Внимание!
Настроить МС3810 с одновременным использованием аналогового и цифрового голосовых модулей невозможно.
Варианты магистрального канала распределенной сети маршрутизатора МС3810
Существуют два варианта реализации магистральных каналов распределенной сети.
Вариант подключения, когда установлены два универсальных последовательных интерфейса ввода-вывода, поддерживающие такие методы передачи:
инкапсуляция Frame Relay;
инкапсуляция HDLC;
дробление Tl на подканалы, кратные 64, со скоростью до 2 Мбит/с.
Вариант использования платы MFT, которая поддерживает следующие методы передачи:
инкапсуляция Frame Relay;
технология ATM в линиях Т1/Е1;
технология TDM (голос/видео/данные);
набор подканалов по 64 Кбит/с вплоть до скорости Е1.
Соединения, основанные на двух универсальных последовательных интерфейсах ввода- вывода (известных также как последовательный порт “пять в одном’’ с разъемом DB-60), могут поддерживать голос и данные для инкапсуляции Frame Relay или только данные для инкапсуляции HDLC. Такие соединения также могут работать в “прозрачном” режиме.
Модуль MFT содержит все вышеперечисленные функции и детально обсуждается в следующем разделе.
Варианты платы MFT МС3810
Плата MFT предоставляет многофункциональный магистральный канал Tl/El со встроенным устройством для длинных линий CSU/DSU. Плата MFT настраивается программно для поддержки либо стандарта ANSI Tl.403 (Tl), либо стандарта 1TU G.703 (Е1) и позволяет подсоединиться к линии ATM, Frame Relay или выделенной линии провайдера. На рис. 6.11 показаны варианты использования платы MFT для транспортировки голосовых данных через сеть провайдера. Для подключения к сети Tl ATM необходимо использовать интерфейс канала Т1/Е1. В плату MFT встроен разъем RJ-48 для сетевого интерфейса и совместимое со стандартом Т 1.403 встроенное устройство CSU/DSU для подключения канала ТЕ
Тип многопотокового
Временные интервалы подканала DS0'Временные интервалы подканала DS0'устройстваустройствамагистральногоканаламагистральногоканалаNxDSO дляFrame RelayилиHDLCNxDSO дляFrame RelayилиHDLCСигнал многопотокового модуля магистрального канала маршрутизатора МС3810Сигнал многопотокового модуля магистрального канала маршрутизатора МС3810MxDSO дляPCM голосовыхданныхMxDSO дляPCM голосовыхданныхKxDSO дляTDM-каналовили видеоKxDSO дляTDM-каналовили видеоТип канала АТМТ1/Е1Тип канала АТМТ1/Е1
Временные интервалы подканала DS0'
Временные интервалы подканала DS0'
устройства
устройства
магистральногоканала
магистральногоканала
NxDSO дляFrame RelayилиHDLC
NxDSO дляFrame RelayилиHDLC
Сигнал многопотокового модуля магистрального канала маршрутизатора МС3810
Сигнал многопотокового модуля магистрального канала маршрутизатора МС3810
MxDSO дляPCM голосовыхданных
MxDSO дляPCM голосовыхданных
KxDSO дляTDM-каналовили видео
KxDSO дляTDM-каналовили видео
Тип канала АТМТ1/Е1
Тип канала АТМТ1/Е1
Рис. 6.11. Возможные варианты платы MFT МС3810
Можно заказать MET либо с разъемами RJ-48, либо с разъемами BNC, хотя в первом случае будут доступны не все возможности. Плата МЕГ получает временную синхронизацию и передает ее последовательному порту UIO и плате DVM.
Плата МЕГ может работать в двух режимах распределенной сети — многопотоковом и в режиме Tl/El ATM.
Устройство МЕГ в мультифлексном режиме обеспечивает такие возможности.
Инкапсуляция Frame Relay, HDLC, PPP, IP.
Сжатие голоса.
Смешивание каналов DS0 для голосовых данных РСМ (по технологии TDM).
Каналы DACS:
передача последовательных битов данных от интерфейса UIO;
передача видео или данных.
Службы распределенных сетей платы МЕГ для каналов Tl/El ATM имеют две разновидности, которые приведены ниже.
Передача данных и видео в структурированном формате AAL1.
Передача сжатого голоса или данных в формате AAL5.
Голосовой модуль BRI
Голосовой модуль BRI (BRI voice module — BVM) представляет собой отдельно устанавливаемую дочернюю плату, которая монтируется в разъем 4 и покрывает разъем 5 на материнской плате (SCB). Модуль BVM содержит четыре СВ-1 8-проводных интерфейса. В каждом интерфейсе предусмотрены два В-канала для передачи исключительно голосовых данных и один канал для передачи стандартных служебных сигналов. На рис. 6.12 показан модуль BVM.
порт 1порт 1портпортРис. 6.12. Модуль BVMРис. 6.12. Модуль BVM
порт 1
порт 1
порт
порт
Рис. 6.12. Модуль BVM
Рис. 6.12. Модуль BVM
Модуль BVM предназначен для обеспечения одной линии соединения BRI S/Т с устройствами обмена интегрированными службами частной сети (PINX), использующими служебные сигналы QS1G для установления соединения в стандарте ЕСМА обработчика вызовов QS1G в Cisco МС3810.
Модуль и связанное с ним программное обеспечение Cisco МС3810 обработки вызовов стандарта QS1G поддерживает только стандартные сообщения для установления соединения ЕСМА QS1G.
В настоящее время модуль BVM не поддерживает служебные сообщения BR1 установления вызова ISDN стандартов Q.921 и Q.931.
BVM-интерфейс поддерживает восемь одновременных голосовых каналов по причинам, которые приведены ниже.
Каждый из четырех BRI S/Т СВ-1 интерфейсов, описываемых как интерфейсы BR11, BR12, BR13 или BR14, поддерживает по два голосовых порта с двумя 13- каналами и одним D-каналом на каждый порт. Голосовые порты описываются как порт х/у, где х представляет собой интерфейс BRI S/Т (от 1 до 4), а у — либо первый (1), либо второй (2) голосовой порт интерфейса (например, голосовой порт 3/2 — это второй порт третьего интерфейса BR1).
Каждый интерфейс BRI S/Т по умолчанию является оконечным устройством (ТЕ) сети и описывается в командной строке операционной системы Cisco 1OS так же, как и конечный пользователь. Каждый интерфейс может быть перенастроен для работы в качестве сетевого оконечного устройства (NT) (идентифицируемый в интерфейсе командной строки операционной системы Cisco 1OS как сеть) для эмуляции технологии PINX.
Выпускаемые модули BVM не предназначены для прямого подключения к ISDN- телефону. Кроме того, в устройстве BVM нет встроенной схемы для подачи питания. Такая ситуация означает, что сконфигурированный для работы в качестве сетевого терминала BRI S/Т интерфейс не предоставляет питающую линию для устройства конечного пользователя.
Модуль BVM может быть использован как источник синхронизации с помощью команды network-clock-priority [serial 0 | system | controller]. Подробно приведенная выше команда описана в следующих главах.
Внимание!
Платформы Cisco С2600 и С3600 позволяют передавать голос по технологии BRI Voice over IP с помощью 2-портовой платы VIC (номер устройства в каталоге — VIC- 2BRI-S/T-TE). Такая плата VIC поддерживает установление соединения ISDN в стандартах Q.921 и Q.931 и в настоящее время не работает корректно с модулем BVM QSIG S/Т маршрутизатора Cisco МС3810.
Модуль VDM, показанный на рис. 6.13, имеет встроенный автоматический интерфейс RS-366 к видеокодеку стандарта Н.320. Маршрутизатор МС3810 автоматически принимает исходящие запросы от видеосистемы и после этого согласует запрошенный адрес (Е-164) со стандартным 20-октетным ATM-адресом точки доступа к сетевой службе (network service access point — NSAP).
Как показано на рис. 6.8, разъем RJ-366 справа вверху используется для организации коммутируемого виртуального ATM-канала (switched virtual circuit — SVC) для канало-эмулирующей службы (CES) уровня AAL1, приходящего в порт стандарта V.35
видеокодека Н.320, который подключен к последовательному интерфейсу 0 маршрутизатора МС3810.
DRAM
Cisco IOS FlashCisco IOS Flash. Аналоговый голосовой модуль с устройством АРМ. Аналоговый голосовой модуль с устройством АРМЗагрузочный модуль iЗагрузочный модуль iМодульсжатияголоса 2Модульсжатияголоса 2Цифровойголосовоймодуль T1/E1Цифровойголосовоймодуль T1/E1Т1/Е1-модульмногопотоковогомагистральногоканалас интерфейсомBRIOBRIO | RJ-48~Т1/Е1-модульмногопотоковогомагистральногоканалас интерфейсомBRIOBRIO | RJ-48~Модульсжатияголоса 1Модульсжатияголоса 1Видеомодуль(VDM)Видеомодуль(VDM)RJ-366RJ-366БлокпитанияБлокпитания
Cisco IOS Flash
Cisco IOS Flash
. Аналоговый голосовой модуль с устройством АРМ
. Аналоговый голосовой модуль с устройством АРМ
Загрузочный модуль i
Загрузочный модуль i
Модульсжатияголоса 2
Модульсжатияголоса 2
Цифровойголосовоймодуль T1/E1
Цифровойголосовоймодуль T1/E1
Т1/Е1-модульмногопотоковогомагистральногоканалас интерфейсомBRIO
BRIO | RJ-48~
Т1/Е1-модульмногопотоковогомагистральногоканалас интерфейсомBRIO
BRIO | RJ-48~
Модульсжатияголоса 1
Модульсжатияголоса 1
Видеомодуль(VDM)
Видеомодуль(VDM)
RJ-366
RJ-366
Блокпитания
Блокпитания
'| I/O Питание
Последовательный портОПоследовательныйпорт 1Последовательный портОПоследовательныйпорт 1Дополнительный порт
Последовательный портО
Последовательный
порт 1
Последовательный портО
Последовательный
порт 1
Консольный
порт
Рис. 6.13. Модуль VDM
Настройка маршрутизатора МС3810 для передачи голосовых данных по сетям Frame Relay, ATM или IP
Чтобы установить и сконфигурировать маршрутизатор МС3810 для работы с технологиями VoFR, VoATM или VoIP, необходимо выполнить следующую последовательность действий.
Подсоединить питание (блок питания переменного или постоянного тока, а также резервную систему питания).
Подсоединить консольный порт МС3810 либо к алфавитно-цифровому терминалу, либо к персональному компьютеру с программной эмуляцией терминала (либо к модему, если планируется настраивать маршрутизатор удаленно).
Для алфавитно-цифрового терминала подсоединить светло-синий кабель консольного порта (или светло-голубой) к розетке DTE-адаптера.
Соединить розетку DTE-адаптера с портом DB-25 ввода-вывода терминала.
Установить терминал в следующий режим: скорость передачи — 9600 бод, используется 8 бит данных, 1 стоп-бит, без проверки четности и контроля ошибок.
Если в качестве терминала используется персональный компьютер, вставить адаптер в последовательный порт DB-9 компьютера.
Для дополнительного (AUX) порта соединить светло-голубой кабель, выходящий из дополнительного порта (черного цвета), с разъемом DCE-адаптера.
Порт модема DB-25 соединить с розеткой DCE адаптера.
Настроить модем на скорость передачи дополнительного порта AUX (по умолчанию числовое значение равно 9600 бод) и установить аппаратный контроль ошибок для определения наличия несущей (DCD) и сигнала готовности терминала (DTR).
Скорость передачи (baud rate) для дополнительного (и консольного) порта можно настроить программно на значения 4800, 1200, 2400, 19200, 38400, 57600 и 115200 бод.
Подключить кабель от Ethernet-порта 0 (желтого цвета) к свободному порту Ethernet-концентратора (если требуется).
Аналоговые голосовые кабельные
соединения
Для предоставления аналоговых голосовых служб необходимо обеспечить физическую связь с маршрутизатором МС3810. В настоящем разделе описана установка аппаратного обеспечения МС3810 необходимых типов кабельной проводки. На рис. 6.14 показаны некоторые общие голосовые кабельные соединения маршрутизатора МС3810.
Порт Е&М (коричневый)Порт Е&М (коричневый)Порты FXS (серые)Порты FXS (серые)Порт FXO (розовый)Порт FXO (розовый)К телефонной компанииК телефонной компаниианалоговой мини-АТСаналоговой мини-АТСПорт расширенияПорт расширенияАналоговая мини-АТСАналоговая мини-АТС8-проводниковый прямой кабель8-проводниковый прямой кабельКабели с разъемами RJ-11Кабели с разъемами RJ-11ТелефонТелефонКабели с разъемами RJ-11 ФаксКабели с разъемами RJ-11 ФаксСетевой порт магистрального каналаСетевой порт магистрального канала
Порт Е&М (коричневый)
Порт Е&М (коричневый)
Порты FXS (серые)
Порты FXS (серые)
Порт FXO (розовый)
Порт FXO (розовый)
К телефонной компании
К телефонной компании
аналоговой мини-АТС
аналоговой мини-АТС
Порт расширения
Порт расширения
Аналоговая мини-АТС
Аналоговая мини-АТС
8-проводниковый прямой кабель
8-проводниковый прямой кабель
Кабели с разъемами RJ-11
Кабели с разъемами RJ-11
Телефон
Телефон
Кабели с разъемами RJ-11 Факс
Кабели с разъемами RJ-11 Факс
Сетевой порт магистрального канала
Сетевой порт магистрального канала
Рис. 6.14. Голосовые кабельные соединения
Для аналогового подключения необходимо подсоединить соответствующий кабель от аналогового голосового порта к оборудованию или линии.
Порт FXS (серого цвета) подключается к телефонному или факсимильному оборудованию, либо к порту магистрального канала аналоговой мини-АТС или клавишному коммутатору.
Порт FXO (розового цвета) подключается к линии, ведущей к АТС оператора связи, или к порту аналоговой мини-АТС.
Порт Е&М подключается к аналоговой мини-АТС или клавишному коммутатору.
Внимание!
Расположение портов FXS, FXO и Е&М приведено лишь в качестве иллюстрации. На практике типы портов и их расположение могут отличаться.
При подсоединении кабелей можно воспользоваться табл. 6.3, чтобы определить цвет кабеля, тип разъема, порты маршрутизатора МС3810 и подключаемых к ним интерфейсов.
Таблица 6.3. Кабельные соединения маршрутизатора МС3810
ПортМС3810 Цвет портаРазъемИнтерфейс
Консольный порт
Светло-синий
RJ-45
Консольный
Дополнительный порт (AUX)
Черный
RJ-45
Модем
Аналоговый голосовой — порт FXS
Серый
RJ-11
Аналоговый телефон или факс
Аналоговый голосовой — порт FXO
Розовый
RJ-11
Телефонная линия к АТС
Аналоговый голосовой — порт Е&М
Коричневый
RJ-1CX
Аналоговая мини-АТС
Порт Т1/Е1 — циф- Светло-коричневый ровойголосовой
RJ-48
Цифровая мини-АТС
Порт Т1/Е1, магистральный — модуль MFT
Светло-зеленый
RJ-48
Магистральный канал Т1/Е1 (окончание линии оператора связи)
Универсальный последовательный ввода-вывода 2
Темно-синий
DB-60
Последовательный магистральный канал
Ethernet-порт
Желтый
10BaseT RJ-45
Ethernet-концентратор
Для цифрового голосового соединения необходимо подключить RJ-48 кабель напрямую от голосового порта Т1/Е1 маршрутизатора МС3810 к АТС или концентратору группы каналов.
Чтобы провести кабельное соединение модуля MFT, следует подключить кабель RJ-48 от порта магистрального канала Т1/Е1 (маркируется как Т1/Е1 на светлозеленой метке) к RJ-48 разъему сетевого демаркационного устройства.
При последовательном синхронном соединении необходимо использовать соответствующий последовательный интерфейсный кабель (DB-60) от используемого последовательного порта (0 или 1) к устройству CSU/DSU или модему. Оба последовательных порта маркируются темно-синим цветом. Последовательный интерфейсный кабель должен соответствовать стандарту используемых служебных сигналов. Соединения могут быть стандартов ELA/TIA-232, -449, -530, V.35 или Х.25.
Проверка работоспособности аппаратного обеспечения маршрутизатора МС3810
Чтобы проверить аппаратное обеспечение МС3810, необходимо выполнить следующее.
Перевести переключатель питания (оп/оП) в положение 1 (on — включено). В случае правильной инициализации МС3810 светодиодный индикатор питания маршрутизатора должен загореться зеленым светом. Следует убедиться, что светодиодные индикаторы всех интерфейсных кабелей горят зеленым светом, сигнализируя об установлении связи с сетью.
Используя персональный компьютер с программным обеспечением Telnet или HyperTerm и подсоединившись к МС3810 с помощью стандартного консольного кабеля, выполнить базовую настройку маршрутизатора с использованием команд операционной системы Cisco IOS.
Проверить и устранить неисправности установки, настройки и связи для достижения стабильной работы соединений VoFR, VoATM или VoIP с использованием командного интерфейса маршрутизатора МС3810. В случае неправильной установки аппаратного обеспечения МС3810 и кабелей для определения и устранения возможных проблем следует обратиться к табл. 6.4.
^Таблица 6.4. Устранение неполадок при запуске маршрутизатора МС3810
Симптом
Возможные причины
Способ устранения
Светодиодный индикатор
Отключен источник питания;
Включить источник питания;
и вентилятор выключены
Светодиодный индикатор
поврежден кабель питания;
неисправен источник питания;
неисправен внутренний блок питания
Неисправен маршрутизатор
проверить/заменить кабель питания;
проверить/исправить источник питания;
связаться с Центром технической поддержки (Technical Assistance Center — ТАС) Cisco или с торговыми представителями Cisco
Связаться с Cisco ТАС или с торга-
горит, вентилятор не рабо-
Cisco МС3810
выми представителями Cisco
тает
Светодиодный индикатор
Неисправен маршрутизатор
Связаться с Cisco ТАС или с торга-
не горит, вентилятор ра-
Cisco МС3810
выми представителями Cisco
ботает
Маршрутизатор МС3810
Неисправен модемный кон-
Проверить/заменить
не инициализируется
сольный терминал;
модем/терминал;
поврежден кабель от маршрутизатора к терминалу;
неисправен Cisco МС3810
проверить/заменить кабель;
связаться с Cisco ТАС или с торговыми представителями Cisco
Окончание табл. 6.4
Симптом
Возможные причиныСпособ устранения
Устройство выключается после непродолжительной работы
Перегрев устройства;Проверить вентиляцию;
неисправен маршрутизатор связаться с Cisco ТАС или с тор-
Cisco МС3810говыми представителями Cisco
Экран дисплея консоли не обновляется (замирает)
Консоль неисправна;Переустановить/заменить кон
соль;
ошибка программного обес- повторить процедуру включения; печения;
неисправен маршрутизатор связаться с Cisco ТАС или с тор- Cisco МС3810говыми представителями Cisco
Установка маршрутизатора AS5300
AS5300 — это высокопроизводительное устройство универсального доступа. Маршрутизатор AS5300 как и другие модели, обсуждаемые в текущей главе, обеспечивает доступ к аналоговым и ISDN службам а также к голосовым службам. На рис. 6.15 показан внешний вид маршрутизатора AS5300, а ниже описано, как установить данное устройство.
Рис. 6.15. Маршрутизатор AS5300
Маршрутизатор AS5300 имеет три разъема для функциональных плат: 0 (внизу), 1 (посередине) и 2 (вверху). Два разъема можно использовать для установки функциональных плат VoIP. Один разъем для плат должен содержать плату либо с четырьмя интерфейсами T1/PRI, либо с четырьмя интерфейсами E1/PRI для подключения телефонных устройств.
Ниже приведен полный перечень характеристик и компонентов маршрутизатора AS5300.
Один 10 Мбит интерфейс и один двухскоростной 10/100 Мбит Ethernet-интерфейс.
Четыре высокоскоростных синхронных интерфейса.
Высокоскоростной RISC-процессор R4700 с тактовой частотой 150 МГц.
Четыре иди восемь плат интерфейсов CT1/PR1 или CE1/PR1.
Переключаемое сопротивление канала для сбалансированной/несбалансированной линии (75/120 Ом).
Поддержка следующих стандартов на передачу служебных сигналов: Е&М, передача управления по шлейфу и заземлению, прерывистые сигналы, немедленный старт.
Пальчиковые разъемы интерфейсов для обеспечения возможности мониторинга.
Встроенный источник постоянного или переменного тока.
Объединение модемных каналов ISDN
Маршрутизатор AS5300 имеет до 240 универсальных обработчиков со встроенными процессорами DSP и поддерживает объединение модемных каналов ISDN (модуль MICA). Возможен также вариант со встроенными 60 устройствами VOX DSP. Кроме того, маршрутизатор содержит следующие компоненты.
Шесть независимых устройств DSP на 12 модемных сеансов каждый.
Высокопроизводительный RISC-процессор Intel i960.
Высокоскоростная параллельная шинная архитектура.
Широкие возможности управления модемами.
MICA (Modem ISDN Channel Aggregation) представляет собой модуль и плату, которые используются в универсальных серверах доступа Cisco AS5300. Устройство MICA обеспечивает интерфейс между входящими или исходящими цифровыми звонками и телефонной линией ISDN; нет необходимости в преобразовании звонков в аналоговую форму, как это нужно для стандартных модемов и аналоговых телефонных линий. Каждая линия может разместить или объединить до 24 (каналы Т1) или 30 (каналы Е1) вызовов.
Характеристики и функции маршрутизатора А5300 перечислены ниже.
От одного до четырех высокоскоростных последовательных порта с суммарной скоростью до 8 Мбайт (4x2 Мбит, 2x4 Мбит или 1x8 Мбит).
Поддержка до 12 различных стандартов и протоколов, включая V.35, RS232, Х.21, RS449, RS530, 1РСР, IPXCP, G.711, G.729a, G.723.1, Н.323, ARA 1.0 и 2.0, ATCP, X Remote, PPP и SLIP.
Возможность использования тех же интерфейсных кабелей, что и в маршрутизаторах серий 3600 и 2600.
Возможность объединения встречных вызовов в распределенной среде; устраняет необходимость использования внешних коммутаторов и маршрутизаторов и, таким образом, увеличивает масштабируемость и снижает финансовые затраты на оборудование.
Может использоваться в качестве оконечного устройства для выделенных линий филиалов, поддерживать резервные каналы маршрутизаторов и т.д.
Сборка маршрутизатора, функциональных плат и модулей DSP
Сборка маршрутизатора AS53OO, функциональной платы VoIP и модулей DSP в единую конструкцию показана на рис. 6.16. Сначала до пяти модулей DSP вставляются в функциональную плату VoIP, а затем плата устанавливается в один из трех разъемов маршрутизатора.
Внимание!
В текущем разделе описываются только дополнительные компоненты, которые необходимо установить для передачи голосовых данных в сети IP. Для получения информации об установке других функциональных плат, включая функциональные платы каналов с четырьмя портами T1/PRI или E1/PRI, следует обратиться к инструкции по установке и конфигурированию, которая входит в комплект поставки маршрутизатора.
Выбор функциональной платы VoIP
Поскольку в голосовой шлюз Cisco AS5300 можно установить две функциональные платы “голос/факс”, можно расширить количество голосовых соединений до 96/120 для одного шасси.
Как и другие голосовые платы, обсуждаемые в этой главе, функциональные платы AS5300 предоставляют возможность передачи голоса междугородного качества. Функциональные платы “голос/факс" Cisco AS5300 являются сопроцессорными платами с RISC-сопроцессором и отдельными устройствами DSP для каждого голосового кана-
ла. В конструкции платы скомбинированы сопроцессор с устройством прямого доступа и устройство маршрутизизации для перенаправления пакетов.
Входящие вызовы поступают на функциональную плату “голос/факс”, где голос кодируется с использованием стандартных алгоритмов, включающих G.711 и G.729, сжимается и инкапсулируется в пакеты транспортного протокола реального времени.
Вызов передается на удаленный голосовой шлюз с помощью стандартного протокола Н.323, после чего удаленный шлюз декодирует голосовые данные и доставляет их получателю.
Для поддержки кодеков высокого сжатия или кодеков с низким уровнем задержек высокопроизводительная структура DSP обеспечивает 50 миллионов инструкций в секунду (mips) для каждого подканала DS0. Адаптивный буфер выравнивания задержек, технология определения голосовой активности, алгоритмы генерации комфортного шума и подавление эха, а также скрытие несущей передачи факсимильного сообщения позволяют добиться качества звучаний соединений в шлюзах пакетной телефонии на уровне качества обычной открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN).
Функциональная плата VoIP обрабатывает голос и размещается в одном из разъемов универсального сервера доступа Cisco AS5300. Характеристики функциональной платы приведены ниже.
Процессор: 4700 миллионов инструкций в секунду, тактовая частота — 100 МГц.
Поддерживаемый набор микросхем — системный контроллер GT-64010.
Память DRAM: стандартный 72-контактный модуль SIMM (4, 8 или 16 Мбайт).
Память Flash: 80-контактный модуль Flash корпорации Cisco.
Пять гнезд для модулей DSP.
Выбор модуля DSP
Модуль DSP обеспечивает службы сжатия голоса и разбиения данных на пакеты для функциональной платы VoIP с возможностями конфигурирования и расширения.
Характеристики модуля DSP перечислены ниже.
Содержит шесть процессоров цифрового сигнала (DSP) в одном модуле DSP.
Использует устройство TMS320C542 канала Т1 с тактовой частотой 50 МГц.
Поддерживает память DSP SRAM 120 тысяч слов (размер слова — 16 бит). Тысяча слов равна 16 Кбит, соответственно, 120 тысяч слов равны 1920 Кбит.
Внимание!
Для удовлетворительной работы приложений каналов Т1 следует использовать модули 4-DSP; при этом общее количество устройств DSP составит 24. Для приложений Е1 используются модули 5-DSP (всего 30 устройств DSP).
Резюме
В настоящей главе были рассмотрены установка и методика выбора голосовых маршрутизаторов и плат, поддерживающих функции передачи голоса. Было показано, как с помощью модуля VNM установить платы V1C в маршрутизаторы серий 2600 и
3600 и как адресация портов плат связана с разъемами, в которые они установлены. В главе также обсуждалось многофункциональное устройство — маршрутизатор МС3810, процесс его установки и подключения к сети передачи голоса. Кроме того, были описаны службы сервера доступа AS5300 и установка плат для обеспечения голосовой связи совместно со службами данных.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Какой модуль необходимо использовать в маршрутизаторах 2600-й и 3600-й серий, чтобы установить платы VIC?
Сколько голосовых портов можно установить в один разъем сетевого модуля маршрутизатора 2600-й серии?
Какие три типа интерфейсных плат распределенной сети можно установить в модуль VNM?
Подтвердите или опровергните следующее утверждение: у всех маршрутизаторов 3600-й серии на передней панели имеется консольный порт.
Что нужно сделать для проверки правильности установки платы VIC?
Для возможности использования какого модуля была изменена конструкция шасси МС3810?
Назовите возможную причину автоматического отключения МС3810 после непродолжительной работы.
При установке голосовых модулей в маршрутизатор AS5300 необходима хотя бы одна функциональная плата. Какая именно?
Опишите функции технологии MICA.
Подтвердите или опровергните следующее утверждение: маршрутизатор AS5300 использует те же кабели, что и маршрутизаторы 2600-й и 3600-й серий.
ЧастьЧастьIIIIII
Часть
Часть
III
III
Конфигурирование устройств передачи голоса корпорации Cisco
В этой части... ■
Глава 7. Конфигурирование голосовых портов и адресуемых точек вызова Глава 8. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco для сети VoFR Глава 9. Конфигурирование маршрутизаторов Cisco в сетях VoATM
В этой главе...
Описано, как настроить в сетях IP, Frame Relay и ATM голосовые порты и протестировать их для обеспечения взаимодействия с подсоединенными телефонными устройствами.
Описано, как настроить и протестировать адресуемые точки вызова телефонной сети для голосовых маршрутизаторов для обработки вызовов других устройств.
Описано, как настроить в сетях IP, Frame Relay и ATM точки вызова для технологий VoIP, VoFR и VoATM и выполнить их проверку для обработки вызовов других устройств, подсоединенных к маршрутизатору.
Описаны команды операционной системы 1OS, используемые для регулировки качества голоса на портах голосовых маршрутизаторов с целью достижения наилучшего качества звука.
Описаны процесс настройки точек вызова телефонной сети, сетей VoFR, VoATM и VoIP и методы проверки их работоспособности.
ГлаваГлава
Глава
Глава
Конфигурирование голосовых портов и адресуемых точек вызова
Выше мы обсуждали технологии голосовых служб и аппаратное обеспечение, необходимое для их реализации на основе оборудования Cisco. В настоящей главе обсуждается настройка служб передачи голоса, реализуемых с помощью голосовых маршрутизаторов Cisco. Для осуществления вызова из одной точки сети в другую необходимо аккуратно установить такую конфигурацию голосовых портов, которая бы обеспечила передачу сигналов между телефонным устройством и маршрутизатором. Требуется также задать конфигурацию маршрутизатора, которая позволит установить логические голосовые соединения с адресуемой точкой вызова. Под голосовым портом понимается физическое соединение с телефонным устройством. Адресуемые точки вызова (АТВ) обеспечивают логическое соответствие между голосовыми портами, а также дают возможность реализовать таблицу вызов и определить необходимые маршруты. Голосовые порты и точки вызова являются : ключевыми элементами конфигурации, поскольку они задают точки входа в сеть и реали' зуют транспортную службу для голосовых потоков.
В настоящей главе описываются процедуры, применяемые к голосовым портам и к адресуемым точкам вызова в технологиях “передача голоса в сети IP” (Voice over IP — VoIP), “передача голоса в сети Frame Relay" (Voice over Frame Relay — VoFR), “ передача голоса в сети ATM" (Voice over ATM — VoATM) на голосовых маршрутизаторах Cisco. Если не указано обратное, то команды, которые приведены ниже, применяются как к аналоговым, так и к цифровым голосовым портам. В примерах также приведены многие команды конфигурирования голосовых портов для маршрутизаторов. Некоторые команды или их пара- ■ метры несколько изменяются в зависимости от типа приложения или маршрутизатора. Информацию, относящуюся к конкретному типу приложения и маршрутизатора, можно найти в “Справочнике по командам” соответствующего устройства или приложения.
Внимание!
Более подробная информация о голосовых портах и адресуемых точках вызова приведена в руководствах: Cisco ССО Voice over IP over ATM Networks on the Cisco MC3810, Feature Module SGCP Feature Module for Sprint Ion и Voice over ATM on the Cisco 2600 and 3600 Routers. Большинство команд конфигурирования платформ Cisco
2600, 3600 и МС3810 одинаково для всех трех платформ. Различия в использовании отдельных команд описаны в справочном разделе документации Cisco или представлены на сайте ССО.
Конфигурирование голосовых портов
В процессе настройки устройства для поддержки голосовых служб требуется решить две основные задачи: создание соединения с голосовым портом и транспортировка данных между голосовыми портами. Как уже говорилось в предыдущих главах, голосовые порты обеспечивают соединение с телефонными устройствами.
Для поддержки голосовых портов на голосовом маршрутизаторе Cisco необходимо установить соответствующую конфигурацию. В целом команды голосовых портов определяют характеристики избранного для данного голосового порта типа стандартных служебных сигналов. Голосовые порты маршрутизаторов Cisco при передаче голоса поддерживают три основных стандарта на передачу сигналов, которые перечислены ниже.
Интерфейс внешнего обмена FXO (foreign exchange office) представляет собой разъем RJ-11, позволяющий осуществить подсоединение к открытой коммутируемой телефонной сети (Public Switched Telephone Network — PSTN) или к стандартному интерфейсу мини-АТС (private branch exchange — РВХ). Данный интерфейс предназначен для внеофисных приложений.
Интерфейс внутреннего обмена FXS (foreign exchange station) также представляет собой разъем RJ-11, позволяющий подсоединиться к базовому телефонному оборудованию, к клавишным переключателям и к мини-АТС; через этот интерфейс подается напряжение звонка, напряжение питания и зуммера.
Интерфейс “Ear and Mouth" (Е&М), называемый также интерфейсом типа “прием и передача” (receive and transmit), представляет собой разъем RJ-48, позволяющий выполнить подсоединение к магистральным абонентским линиям между мини-АТС. Данный стандарт на передачу сигналов используется для двух- и четырехпроводных телефонных линий и для интерфейсов магистральных каналов.
В большинстве случаев при настройке портов FXO и FXS для передачи голосовых потоков в уже существующих сетях могут быть приняты значения по умолчанию. Вследствие некоторых сложностей, присущих сетям мини-АТС, их порты Е&М могут потребовать установки других значений для голосовых портов в зависимости от спецификаций устройств в используемой телефонной сети.
В следующих разделах рассматривается конфигурирование голосовых портов FXO, FXS и Е&М, а также подробно описывается, как определить порты, требуемые для конкретных приложений, и какие параметры могут быть изменены. Приводятся также примеры конфигураций, используемых для них.
Идентификация голосовых и телефонных точек вызова
Точка вызова представляет собой адресуемую конечную точку вызова. Для осуществления соединения адресуемые точки вызова устанавливают логические соединения, назы-
ваемые ветвями вызова (call legs). Существуют два вида точек вызова: точки традиционной телефонной сети (POTS') и голосовых сетей (т.е. сетей VoFR, VoATM, VoIP). На рис. 7.1 показана связь между телефонными и голосовыми адресуемыми точками вызова.
Адресуемая точкаАдресуемая точкаГолосовой маршрутизаторГолосовой маршрутизаторвызова сообщает маршрутизатору- отправителю сетевой адрес маршрутизатора- получателявызова сообщает маршрутизатору- отправителю сетевой адрес маршрутизатора- получателяАдресуемая точка вызова сообщает маршрутизатору- получателю, на какой порт отправлятьАдресуемая точка вызова сообщает маршрутизатору- получателю, на какой порт отправлятьПередача голоса по сети X(т.е. FR, ATM или IP)Передача голоса по сети X(т.е. FR, ATM или IP)ГолосовойГолосовойРис. 7. /. Адресуемые точки вызова: телефонные и голосовыеРис. 7. /. Адресуемые точки вызова: телефонные и голосовыепоступающие пакетыпоступающие пакеты
Адресуемая точка
Адресуемая точка
Голосовой маршрутизатор
Голосовой маршрутизатор
вызова сообщает маршрутизатору- отправителю сетевой адрес маршрутизатора- получателя
вызова сообщает маршрутизатору- отправителю сетевой адрес маршрутизатора- получателя
Адресуемая точка вызова сообщает маршрутизатору- получателю, на какой порт отправлять
Адресуемая точка вызова сообщает маршрутизатору- получателю, на какой порт отправлять
Передача голоса по сети X
(т.е. FR, ATM или IP)
Передача голоса по сети X
(т.е. FR, ATM или IP)
Голосовой
Голосовой
Рис. 7. /. Адресуемые точки вызова: телефонные и голосовые
Рис. 7. /. Адресуемые точки вызова: телефонные и голосовые
поступающие пакеты
поступающие пакеты
Адресуемые точки вызова традиционной телефонной сети (POTS) подсоединяются к телефонной сети, которая включает телефонные аппараты, но состоит не только из них. Такие точки вызова указывают на конкретный голосовой порт некоторого устройства голосовой сети. Они сообщают маршрутизатору, к какому порту интерфейса подсоединено каждое телефонное устройство, и маршрутизатор знает, куда направить входящие звонки, поскольку такие точки указывают ему соответствующий конкретный голосовой порт. Несколько адресуемых точек вызова традиционной телефонной сети могут указывать на один и тот же порт, а также реализуют таблицу вызовов.
Под голосовыми адресуемыми точками вызова понимаются точки, которые подсоединяются через магистраль пакетной сети. Буквой X на рис. 7.1 обозначен тип сети. Например, в случае применения протокола ATM вместо X следует подставить ATM. Голосовые точки вызова указывают на конкретные сетевые устройства, такие, например, как маршрутизатор. На маршрутизаторе-отправителе такие точки логически связываются с адресом маршрутизатора, который является пунктом назначения.
Для осуществления голосового соединения в конфигурации маршрутизатора- отправителя должна быть установлена соответствующая голосовая адресуемая точка вызова, указывающая телефонный номер принимающей стороны, который также называется адресом в формате Е. 164. В конфигурации маршрутизатора-получателя должна быть сконфигурирована точка вызова традиционной телефонной сети (POTS), указывающая, на какой голосовой порт и на какое телефонное устройство следует направить вызов.
* Для того чтобы различать телефонные сети нового поколения и традиционные, используют две аббревиатуры: POTS (Plain Old Telephone Service) — обычная (старая) телефонная сеть; PSTN (Public Switched Telephone Network) — открытая коммутируемая телефонная сеть с различными службами. Под POTS обычно понимают устаревшую телефонную сеть, а под PSTN более современную с использованием разных технологий, в том числе и передачу голоса по FR, ATM, IP и т.д. В этой главе в основном рассматривается POTS. — Прим. ред.
Установление ветвей вызова
Ветвь вызова (call leg) представляет собой логическое соединение либо между маршрутизатором и телефонным устройством, которое является конечной точкой, либо между маршрутизатором и другой конечной точкой, использующей некоторый сеансовый протокол, такой, например, как Frame Relay, ATM или IP. На рис. 7.2 показаны логические соединения между точками вызова.
Ветвь вызова 1 для точки вызова телефонной сети 1Ветвь вызова 1 для точки вызова телефонной сети 1Ветвь вызова 2 для точки вызова телефонной сети 2Ветвь вызова 2 для точки вызова телефонной сети 2ПолучательПолучательСреда IPСреда IPАдресуемая точка вызова 1Адресуемая точка вызова 1Ветвь вызова 4 для точки вызова телефонной сети 4Ветвь вызова 4 для точки вызова телефонной сети 4Адресуемая точка вызова 3Адресуемая точка вызова 3Адресуемая Адресуемая точка вызова 2 точка вызова 4Адресуемая Адресуемая точка вызова 2 точка вызова 4ОтправительОтправительВетвь вызова 3 для точки вызова телефонной сети 3Ветвь вызова 3 для точки вызова телефонной сети 3
Ветвь вызова 1 для точки вызова телефонной сети 1
Ветвь вызова 1 для точки вызова телефонной сети 1
Ветвь вызова 2 для точки вызова телефонной сети 2
Ветвь вызова 2 для точки вызова телефонной сети 2
Получатель
Получатель
Среда IP
Среда IP
Адресуемая точка вызова 1
Адресуемая точка вызова 1
Ветвь вызова 4 для точки вызова телефонной сети 4
Ветвь вызова 4 для точки вызова телефонной сети 4
Адресуемая точка вызова 3
Адресуемая точка вызова 3
Адресуемая Адресуемая точка вызова 2 точка вызова 4
Адресуемая Адресуемая точка вызова 2 точка вызова 4
Отправитель
Отправитель
Ветвь вызова 3 для точки вызова телефонной сети 3
Ветвь вызова 3 для точки вызова телефонной сети 3
Рис. 7.2. Логические соединения между адресуемыми точками вызова
Логические соединения центрированы относительно маршрутизатора (routercentric); такая формулировка означает, что при поступлении на маршрутизатор внутреннего вызова он обрабатывается как отдельный вызов до тех пор, пока не определен пункт назначения. После этого устанавливается второе (выходное) логическое соединение. Два логических соединения вместе образуют вызов через маршрутизатор от одной конечной точки до другой.
Связь устанавливается после того, как на каждом интерфейсе сконфигурированы соответствующие логические соединения. Весь вызов от одного конца до другого состоит из четырех логических соединений — два со стороны маршрутизатора-отправителя (см. рис. 7.2) и два со стороны маршрутизатора-получателя. Для завершения вызова из одного конца в другой должны быть сконфигурированы все четыре логических соединения.
На рис. 7.2 показан вызов со всеми четырьмя логическими соединениями. На маршрутизаторе-отправителе должны быть сконфигурированы точки вызова 1 и 2, указывающие на логические соединения 1 и 2. Для того чтобы отправить пакеты в обратном направлении, т.е. на маршрутизатор-отправитель, на маршрутизаторе пункта назначения должны быть сконфигурированы адресуемые точки вызова 3 и 4, указывающие на логические соединения 3 и 4.
Для конфигурирования приведенных выше логических соединений необходимо сконфигурировать голосовые порты и адресуемые точки вызова. В следующих ниже разделах описываются команды конфигурирования, используемые для получения доступа и настройки соединения на голосовом порту голосовых маршрутизатораов Cisco. Кроме того, будут рассмотрены различные варианты конфигурирования аналоговых голосовых портов, цифровых голосовых портов, а также набор подкоманд для интерфейсов FXS, FXO, Е&М и будут приведены примеры различных конфигураций.
Команды для аналоговых голосовых портов
Команда получения доступа к аналоговым голосовым портам маршрутизаторов 2600/3600 для установки их конфигурации имеет следующий синтаксис:.
Router(config)#voice-port slot-number/subint-number/port
Для маршрутизатора MC3810 команда имеет вид
Router(config)#voice-port slot/port
Команда глобального конфигурирования voice-port используется для входа в режим конфигурирования отдельного голосового порта и его настройки. Команды voice-port являются вложенными и, если не указано обратное, воздействуют только на указанный конкретный порт.
В табл. 7.1 и 7.2 описаны основные параметры команды voice-port.
Таблица 7.1. Параметры команды voice port для аналоговых голосовых маршрутизаторов
ПараметрОписание
slotУказывает номер разъема маршрутизатора, в котором установлен голосовой
сетевой модуль. Правильными являются номера разъемов, указанные на шасси конкретной платформы
subunit Указывает голосовой сетевой интерфейс (VIC), в котором расположен голосовой порт. Возможными значениями являются 0 и 1 (плата VIC вставляется в голосовой сетевой модуль)
portУказывает номер аналогового голосового порта. Возможные значения — 0 и 1
Таблица 7.2. Параметры команды voice port для аналоговых . маршрутизаторов МС3810
ПараметрОписание
команды
slotУказывает физический разъем, в котором установлен аналоговый голосовой
модуль (AVM). Для аналоговых голосовых портов маршрутизатора Cisco МС3810 данный номер разъема всегда имеет значение 1
portУказывает номер аналогового голосового порта. Возможными являются зна
чения от 1 до 6
Команды цифрового голосового порта
Аналоговые голосовые порты не являются единственно возможными типами модулей голосовых маршрутизаторов. Такие маршрутизаторы могут содержать и цифровые порты, такие как голосовые интерфейсные платы многопотоковых магистральных каналов или голосовые интерфейсные платы распределенных сетей ISDN (voice WAN interface cards — VW1C). Для получения доступа к этим голосовым портам в команде voice port используется другой набор параметров. Синтаксис рассматриваемой команды на цифровых портах модульных маршрутизаторов имеет вид
Router(config)#voice-port slot/port:[dsO-groupI pri-group]
Структура приведенной команды на маршрутизаторе МС3810 при фиксированной конфигурации голосовых портов имеет вид
Router(config)#voice-port siot:dsO-group
Как и в случае аналоговых голосовых портов, команда глобальной конфигурации voice-port используется для входа в режим настройки голосового порта и его конфигурирования. Команды voice-port являются вложенными и воздействуют, если не указа-
но обратное, только на текущий голосовой порт. В табл. 7.3 описаны параметры команды voice-port для цифровых портов, а в табл. 7.4 и 7.5 описаны параметры этой команды для маршрутизаторов МС381О с фиксированной конфигурацией.
Таблица 7.3. Параметры команды voice-port для модульных маршрутизаторов
Параметр
Описание
slot
Указывает номер разъема маршрутизатора, в котором установлен сетевой модуль (network module — NM) пакетного голосового канала. Правильными являются значения, соответствующие конкретной платформе
port
Указывает физический порт линии Е1 или Т1 платы VWIC. Действительными являются значения 0 и 1 (в модуль NM входит одна плата VWIC)
dsO-group
Указывает логический номер порта линий Е1/Т1. Параметр может принимать значения от 0 до 30 для линии Е1 и от 0 до 23 — для линии Т1
pri-group
Указывает логический номер порта PRI ISDN
Таблица 7.4. Параметры команды voice-port для модульных маршрутизаторов
Параметры команды
Описание
slot
Указывает модуль и соответствующий ему контроллер. Используемыми являются значения 0 для модуля MET (контроллер 0) и 1 — для модуля DVM (контроллер 1)
dsO-group
Указывает логический номер порта линий Е1/Т1. Используемыми являются значения от 0 до 30 для линии Е1 и от 0 до 23 — для линии Т1
Таблица 7.5. Номера разъемов устройств для маршрутизаторов МС3810 в зависимости от типа порта
Устройство
Разъем
Модуль MET
0
Модуль AVM
1
Модуль DVM
1
Подкоманды голосовых портов
В режиме конфигурирования голосового порта системная подсказка имеет вид, показанный в примере 7.1.
Пример 7.1. Режим конфигурирования голосового порта
Router(сonfig-voiceport)#
Некоторые команды, которые могут быть введены в ответ на эту подсказку, описаны в последующих разделах.
Команда cptone country
Команда cptone country устанавливает тоновый сигнал обрабатываемого вызова. Использование рассматриваемой команды позволяет установить на голосовом порте тон, соответствующий данному региону. Настройка определяет установки тона зуммера, тона гудков “занято", сигналов коротких гудков “занято", сигналов изменения порядка вызовов и сигнала обратного вызова. Таким образом, если вызывается устройство, на котором установлены перечисленные параметры, соответствующие, например, Великобритании, то в телефонной трубке будет слышен сигнал обратного вызова, присущий именно этой стране. Сигнал состояния вызова отличается от тона DTMF, генерируемого для передачи служебных сигналов и набора номера. Сигналы состояния текущего вызова служат для сообщения пользователю, что устанавливается соединение.
Внимание!
Маршрутизаторы Cisco удовлетворяют стандарту названий стран ISO 3166. Согласно этому стандарту код страны представляется двумя буквами. По умолчанию стандартным параметром команды cptone country является сочетание us (United States). Полный список стран и соответствующих кодов приведен в документации, входящей в комплект поставки маршрутизатора.
Команда description string
Команда description string позволяет создать строку описания для какого-либо голосового порта. Такое описание сообщает тип или название устройства, подсоединенного к данному порту. Параметр string представляет собой обычную символьную строку, описывающую соединения порта. Строка описания будет появляться при просмотре голосового порта из командной строки.
Команда shutdown
Команда shutdown обычно используется для отключения какого-либо порта. Однако при внесении изменений в конфигурацию голосового порта данная команда используется для того, чтобы внесенные изменения вступили в силу. Для того чтобы активизировать изменения конфигурации и чтобы порт начал их использовать, такая команда применяется вместе с ключевым словом по сначала для выключения порта, потом без него для включения (т.е. команда имеет вид no shutdown и shutdown).
Внимание!
Если на маршрутизаторе имеется неиспользуемый порт, то его можно отключить с помощью команды shutdown.
Команда signal {loop-start|ground-start}
Команда signal {loop-start|ground-start} используется для задания типа сигнализации на каком-либо голосовом порте. Форма данной команды с ключевым параметром по используется для восстановления значения этой команды, принимаемого по умолчанию.
Внимание!
Для того чтобы быть уверенным в правильности указываемого стандарта на передачу служебных сигналов, следует обратиться к представителю компании, у которой при-
обреталось телефонное оборудование. После чего необходимо указать тип сигналов командой signal.
Параметры команды signal приведены в табл. 7.6.
: Таблица 7.6. Параметры команды signal
Параметр Описание
loop-start Указывает на использование стандарта на передачу служебных сигналов по шлейфу. Используется для интерфейсов FXO и FXS. При конфигурировании такого типа сигналов разговор может прекратить (повесить трубку) только одна сторона. Такая установка принимается по умолчанию для голосовых портов FXO и FXS. Рекомендуется узнать у представителя фирмы-изготовителя, какой из двух типов сигналов — передача по шлейфу или по заземлению — используется в конкретном устройстве. Изначально всегда установлен стандарт передачи служебных сигналов по шлейфу
ground-start Указывает на использование стандарта на передачу служебных сигналов по контакту заземления. При использовании такого типа сигналов для интерфейсов FXO и FXS обе стороны могут инициировать разговор и прекратить его
Внимание!
При настройке голосового порта с помощью команды signal изменяются типы служебных сигналов обоих голосовых портов плат VIC маршрутизаторов Cisco 2600 и 3600. То же самое относится и к некоторым другим командам, включая команду shutdown.
Команда ring number number
Команда ring number позволяет задать максимальное количество звонков до того момента, когда на вызов будет дан ответ через голосовой порт FXO. Возможные значения лежат в диапазоне от I до 10. По умолчанию принимается значение, равное 1. Данная команда применяется только к портам FXO.
Обычно такой командой устанавливают стандартное значение, чтобы ускорить ответ на поступающие звонки. Если в линии на вызовы отвечает иное оборудование, то может оказаться целесообразной установка большего значения параметра команды для того, чтобы у устройства было больше времени на ответ. В таком случае интерфейс FXO будет отвечать на вызов, если установленное на линии оборудование не ответило на входящий вызов за время, соответствующее количеству звонков, указанному в качестве параметра команды ring number.
Внимание!
Команда ring number number не применяется к интерфейсам FXS и Е&М, поскольку они при приеме вызова не получают сигнал звонка.
Команда dial-type {pulse|dtmf}
Команда dial-type {pulse|dtmf} используется для задания типа набора номера: импульсного или тонового. Применяется только для интерфейсов FXO.
Подкоманды интерфейса FXS
Некоторые команды голосовых портов относятся только к какому-то одному типу голосового порта и его функциям. Как, например, команды, описываемые в следующих разделах, относятся только к портам FXS.
Команда ring frequency number
Команда ring frequency number позволяет установить частоту сигнала звонка для голосового порта FXS. Выбранная частота звонка должна соответствовать подсоединенному телефонному оборудованию. Если частота установлена неправильно, звонок на телефонном устройстве может не прозвучать или вместо него будет раздаваться дребезжащий звук.
Частоты сигнала звонка в разных странах различаются, поэтому перед конфигурированием с помощью такой команды следует уточнить частоту принятую в данном регионе. В табл. 7.7 подробно описан единственный параметр данной команды.
Таблица 7.7. Параметр команды ring frequency
Параметр Описание
number Частота сигнала звонка (в герцах), используемая на интерфейсе FXS. Для маршрутизаторов Cisco серии 3600 допустимыми значениями являются 25 и 50. Для маршрутизаторов серии МС3810 допустимые значения— 20 и 30. Стандартные значения:
25 Гц — для модели Cisco 3600;
20 Гц — для модели Cisco МС3810
Данная команда не влияет на параметры обратного вызова, т.е. сигнала звонка, который слышит пользователь при удаленном вызове.
Пример конфигурирования голосового порта FXO
При конфигурировании голосового порта необходимо удовлетворить требования, налагаемые подсоединенными устройствами. На рис. 7.3 показан канал к телефонной станции открытой телефонной сети (PSTN), подключенный к голосовому порту маршрутизатора, которому назначено имя Katie. Конфигурация маршрутизатора в примере 7.2 устанавливает в качестве стандарта на передачу служебных сигналов управление по шлейфу для голосового порта 1/0/0 модульного маршрутизатора. Для параметра команды cptone установлено значение us (по умолчанию), а в строке описания указано подключенное устройство.
Телефонная станция (PSTN)Телефонная станция (PSTN)Телефонный номер в сети (408)527-4000Телефонный номер в сети (408)527-4000Голосовой порт 1/0/0интерфейса FXO
Телефонная станция (PSTN)
Телефонная станция (PSTN)
Телефонный номер в сети (408)527-4000
Телефонный номер в сети (408)527-4000
Сеть IPСеть IPИнтерфейс S0/0 IP-адрес 10.18.0.2/16Интерфейс S0/0 IP-адрес 10.18.0.2/16Рис. 7.3. Телефонная станция, подсоединенная к голосовому порту FXO
Сеть IP
Сеть IP
Интерфейс S0/0 IP-адрес 10.18.0.2/16
Интерфейс S0/0 IP-адрес 10.18.0.2/16
Пример 7.2. Конфигурирование голосового порта FXO
Katie# configure terminal
Katie(config)#voice-port 1/0/0
[Команда для переключения в режим конфигурирования порта
Katie (config-voiceport) #signal loop-start
(Такой командой устанавливается стандарт на передачу служебных сигналов по шлейфу
Katie (config-voiceport) #cptone us
(Командой eptone устанавливается стандарт сигнала США
Katie(config-voiceport) description То PSTN
!Это просто описание порта
Пример конфигурирования голосового порта FXS
Рис. 7.4. Телефон, подсоединенный к голосовому FXS-nopmyРис. 7.4. Телефон, подсоединенный к голосовому FXS-nopmyНа рис. 7.4 изображено подключение станции к FXS-порту маршрутизатора, которому назначено имя Logan. В конфигурации, задаваемой командами из примера 7.3, задается передача служебных сигналов по шлейфу на FXS-порте с номером 1/0/0 маршрутизатора серии 2600 или 3600. Установленная частота сигнала звонка — 25 Гц.
Рис. 7.4. Телефон, подсоединенный к голосовому FXS-nopmy
Рис. 7.4. Телефон, подсоединенный к голосовому FXS-nopmy
Пример 7.3. Конфигурирование голосового порта FXS
Logan# configure terminal
Logan(config)#voice-port 1/0/0
!Команда для переключения в режим конфигурирования порта
Logan(config-voiceport)#signal loop-start
' Такой командой устанавливается стандарт на передачу служебных сигналов по шлейфу
Logan(config-voiceport)#ring frequency 25
(Настройка звонка на частоту 25 Гц
Конфигурирование портов Е&М
При конфигурировании голосового порта нужно быть готовым к тому, что потребуется некоторое время на выяснение схемы прокладки кабелей к мини-АТС, к которой планируется подсоединение. Необходимо также знать параметры синхронизации имеющейся АТС. Требуемую информацию можно получить у производителя оборудования АТС или в руководствах, входящих в комплект поставки. После того как у специалиста сложилось ясное представление о схеме прокладки кабелей, можно выбрать конкретную схему прокладки кабелей и параметры портов Е&М с помощью команд operation, signal, type, auto-cut-through, codec compand-type, которые используются для конфигурирования голосового порта.
Команда operation {2-wire|4-wire}
Команда operation {2-wire|4-wire} воздействует только на голосовой поток и не влияет на передачу служебных сигналов. Стандарт на передачу управляющих сигналов остается тем же, независимо от того, какое из двух значений — 2-wire или 4-wire — выбрано в качестве параметра такой команды. Если указана неправильная кабельная схема, то может оказаться, что голосовой поток проходит только в одном направлении. Рассматриваемая команда применяется только к аналоговым соединениям. Настройка командой operation влияет на работу обоих голосовых портов платы V1C. Для того чтобы изменения вступили в силу, необходимо выполнить команды shut/no shutdown.
Команда operation не применяется к интерфейсам FXS и FXO, поскольку они по определению являются двухпроводными. Для маршрутизатора Cisco VC381O данная команда применяется только к модулю AVM. В табл. 7.8 описаны ее параметры.
, Таблица 7.8. Параметры команды operation
Параметр Описание
2-wire Указывает на то, что используется двухпроводная линия (установлен по умолчанию)
4-wire Указывает на то, что используется четырехпроводная линия
Команда signal {wink-start | immediate [delay-dial}
Выбор значения параметра 2-wire или 4-wire не влияет на устанавливаемый описанной выше командой тип стандарта. Для его указания для порта Е&М следует использовать команду конфигурирования голосового порта signal. Для восстановления принимаемого по умолчанию значения параметра такой команды следует использовать параметр по перед ней. В табл. 7.9 описаны параметры рассматриваемой команды.
Таблица 7.9. Параметры команды signal
Параметры команды
Описание
wink-start
Данный параметр означает, что вызывающая сторона захватывает линию, снимая трубку с телефонного аппарата и подавая напряжение на контакт Е; затем, перед отправкой адресной информации, такой как цифры номера в наборе DTMF или импульсы набора, ожидает короткого сигнала “мерцания", свидетельствующего о том, что абонент также снял трубку и что на контакте М есть напряжение Используется для интерфейсов каналов Е&М. Данное значение установлено по умолчанию для голосовых портов Е&М
immediate
Данный параметр означает, что вызывающая сторона захватывает линию, снимая трубку телефонного аппарата, и на контакт Е подается напряжение, и посылает адресную информацию в виде цифр тона DTMF (или импульсов на маршрутизаторах 2600 и 3600)
delay-dial
Данный параметр означает, что вызывающая сторона захватывает линию, снимая трубку телефонного аппарата, и на контакт Е подается напряжение. После заданного временного интервала синхронизации вызывающая сторона анализирует контрольную информацию, поступающую от вызываемой стороны. Если такая информация свидетельствует о пассивном состоянии (трубка на рычаге), то вызывающая сторона начинает передачу информации в виде цифр тона DTMF; в противном случае вызывающая сторона ожидает, пока трубка будет положена на рычаг, и только после этого начинает передачу адресной информации
При настройке голосового порта Е&М на немедленный старт может оказаться, что мини-АТС потеряла первые цифры номера. Если такая ситуация возникает достаточно часто, то следует настроить отложенный старт (с задержкой). Некоторые устройства других производителей имеют ограниченное количество приемников тонового сигнала DTMF. Устройства такого типа должны откладывать вызов до того момента, когда освободится приемник DTMF-сигналов.
Команда type {1 | 2 | 3 | 5}
Для аналоговых интерфейсов Е&М может оказаться необходимым указание типа интерфейса дтя конкретного голосового порта с помощью команды type {1 | 2 | 3 | 5}. В табл. 7.10 описаны параметры данной команды (подробнее о типах интерфейсов Е&М см. в главе 2).
Таблица 7.10. Параметры команды type
Параметр Описание
1
Указывает на следующую стандартную схему контактов интерфейса: контакт Е — выходной, передает служебные сигналы на заземление; контакт М — входной, выполняет функции заземления.
Приведенные значения являются стандартными.
2
Указывает на следующую стандартную схему контактов интерфейса: контакт Е — выходной, сигнал передается на контакт SG;
контакт М — входной, выполняет функции заземления.
Сигнальный аккумулятор (SB) — контакт обеспечивает питание для линии М, подсоединен к источнику -48 В;
контакт SG — обеспечивает обратный путь для Е, гальванически изолирован от общей земли
Параметр
Описание
3
Указывает на следующую стандартную схему контактов интерфейса: контакт Е — выходной, передача сигнала на заземление;
контакт М — входной, выполняет функции заземления.
Контакт сигнального аккумулятора (SB), подсоединен к источнику -48 В; контакт SG — подсоединен к земле
5
Указывает на следующую стандартную схему контактов интерфейса: контакт Е — выходной, сигнал передается на заземление;
контакт М — входной, подсоединен к источнику -48 В
При выборе типа интерфейса следует руководствоваться приведенным ниже описанием.
Тип 1. Оборудование абонентской линии генерирует управляющий Е-сигнал для мини-АТС, заземляя контакт Е. Оборудование линии обнаруживает наличие М-сигнала по появлению тока при заземлении соответствующего контакта. При использовании оборудования такого типа для оборудования линии и мини-АТС должно быть общее заземление. Оборудование данного типа обычно используется в США.
Тип 2. Данный интерфейс не требует обшей земли между оборудованием, что исключает возникновение проблем шума в цепи заземления. Е-сигнал генерируется для мини-АТС (РВХ) путем переключения соответствующего контакта на контакт SG. М-сигнал подается на мини-АТС посредством подсоединения соответствующего провода к сигнальному аккумулятору (контакту SB). Хотя интерфейсы 2-го типа не требуют обшей земли, они генерируют шум в проводах, по которым передается звуковая информация, поскольку они асимметричны по отношению к направлению тока между устройствами.
Тип 3. Данный интерфейс действует так же, как и интерфейс 1-го типа относительно Е-сигнала. М-сигнал передается на мини-АТС путем подключения соответствующего контакта к сигнальному аккумулятору (контакту SB) в процессе установления соединения и попеременного подключения к контакту SG в неактивные периоды. При использовании интерфейсов 3-го типа все оборудование должно иметь общую землю.
Тип 5. Оборудование для линий 5-го типа передает на мини-АТС Е-сигнал путем замыкания контакта Е на землю. Мини-АТС генерирует М-сигнал, заземляя контакт М. Интерфейс 5-го типа является квазисимметричным в том смысле, что пока линия находится в активном состоянии, точки между миниАТС и оборудованием линии являются более или менее равными, однако проблема шума все же имеет место. Такой тип оборудования распространен в Европе и Африке.
Команда auto-cut-through
Команда auto-cut-through позволяет установить соединение в тех случаях, когда мини-АТС не подает сигнал на контакт М. Данная команда не имеет параметров или ключевых слов.
Внимание!
Команда auto-cut-through появилась только в версии 12.0(7)ХК операционной системы и применяется только для голосовых портов Е& М.
В примере 7.4 показано конфигурирование возможности прекращения вызова на маршрутизаторах Cisco серий МС381О и 2600/3600 в случае, когда мини-АТС не подает сигнал на контакт М.
Пример 7.4. Применение команды auto-cut-through
router3810(config)# voice-port 1/1
router3810(config-voiceport)# auto-cut-through
Команда codec {g711alaw | g711ulaw | g723ar53 | g723ar53 | g723ar63 |g723r53 | g723r63 | g726r16 | g726r24 | g726r32 | g728 | g729br8 | g729r8 } [bytes payload_size\
Команда codec указывает скорость работы кодировщика голоса и величину полезной нагрузки для адресуемой точки вызова. Для достижения междугородного качества звука следует использовать значения g711alaw и g711ulaw. Такие значения обеспечивают высококачественную передачу голоса, однако требуют значительной ширины полосы пропускания. Для почти междугородного качества (со значительной экономией полосы пропускания) используется значение g729r8.
В табл. 7.11 приведено описание параметров команды codec.
। Таблица 7.11. Параметры команды codec
Параметр
Описание
g711alaw
Стандарт G.711, a-метод на скорости 64000 бит/с
g711ulaw
Стандарт G.711, ц-метод на скорости 64000 бит/с
g723ar53
Стандарт G.723.1, дополнение А, на скорости 5300 бит/с
д723аг63
Стандарт G.723.1, дополнение А, на скорости 6300 бит/с
д723г53
Стандарт G.723.1, 5300 бит/с
д723г63
Стандарт G.723.1, 6300 бит/с
д726г16
Стандарт G. 726, 16000 бит/с
д726г24
Стандарт G.726, 24000 бит/с
д726г32
Стандарт G.726, 32000 бит/с
д728
Стандарт G.728, 16000 бит/с
g729br8
Стандарт G.729, дополнение Б, на скорости 8000 бит/с
д729г8
Стандарт G.729, на скорости 8000 бит/с. Данный кодек установлен по умолчанию;
30-байтовая полезная нагрузка для VoFR и VoATM д729г8;
20-байтовая полезная нагрузка для VoIP
bytes
(Необязательный.) Слово-параметр, используется для указания количества байтов в голосовой нагрузке каждого фрейма
Параметр Описание
payload (Необязательный.) Число байтов голосовых данных в каждом фрейме. Допусти- size мыми являются значения от 10 до 240 с шагом 10 (например, 10, 20, 30 и т. д).
Все остальные значения округляются (например, 236 округляется до 230). Для получения списка допустимых значений количества голосовых байтов следует ввести в командной строке символ "?" после ключевого слова bytes
Для модели МС381О с картой VCM DSP режим сжатия g729r8 может поддерживать до 24 активных сетевых вызовов, в то время как для режима g728r8 максимальное количество равно 12. Оба режима сжатия имеют номинальную скорость передачи данных, равную 8 Кбит/с.
Для каждой адресуемой точки вызова следует указать скорость речи вокодера и величину голосовой нагрузки. По умолчанию в качестве кодека принимается g729r8. Конфигурирование величины голосовой нагрузки путем указания количества байтов не является обязательным. Если такое значение не задано, то для каждого типа кодека устанавливается его стандартное значение. Для того, чтобы узнать, какое значение настроено, следует ввести команду codec и ключевое слово bytes с вопросительным знаком после нее. На маршрутизаторах МС381О можно также присвоить имя кодека голосовому порту. При конфигурировании маршрутизатора МС381О в случае использования программного обеспечения версии более ранней, чем 12.0(3)XG, на голосовом порте следует задать конфигурацию командой codec. В более поздних версиях операционной системы (начиная с 12.0 (7)ХК необходимое значение следует установить для адресуемой точки вызова.
При конфигурировании постоянных соединений по магистральному каналу Cisco (Cisco-trunk permanent calls) команду codec следует выполнить на устройстве адресуемой точки вызова. При использовании такой команды для постоянных вызовов в сети VoFR на маршрутизаторе МС381О команда codec для точки вызова имеет больший приоритет, чем установки голосового порта.
На маршрутизаторах Cisco МС381О команда codec применяется как к аналоговым, так и к цифровым голосовым портам.
Каждый кодек характеризуется своим значением уровня сжатия, и некоторые из них имеют встроенную службу регистрации голосовой активности (voice activity detection — VAD), которая помогает экономить полосу пропускания. В табл. 7.12 приведены типы и величины сжатия для различных кодеков и наличие VAD. В табл. 7.13 показаны соответствующие варианты для платформ 2600/3600 и МС381О.
Таблица 7.12. Кодеки и их степени сжатия голосовых данных
Кодек
Вид кодировки
Сжатие
Встроенная служба VAD
G.711
РСМ
64 Кбит/с
—
G.726
ADPCM
32 Кбит/с
—
G.726
ADPCM
24 Кбит/с
—
G.726
ADPCM
16 Кбит/с
—
G.728
LD-CELP
8 Кбит/с
—
G.729
CS-ACELP
8 Кбит/с
—
Кодек
Вид кодировки
Сжатие
Встроенная служба VAD
G.729A
CS-ACELP
8 Кбит/с
—
G.729B
CS-ACELP
■ 8 Кбит/с
Да
G.729AB
CS-ACELP
8 Кбит/с
Да
G.723.1
MP-MLQ
6,3 Кбит/с
—
G.723.1
ACELP
5,3 Кбит/с
—
G.723.1A
MP-MLQ
6,3 Кбит/с
Да
G.723.1A
ACELP
5,3 Кбит/с
Да
Таблица 7.13. Кодеки и величины сжатия на различных платформах
Кодек
Сжатие
Маршрутизаторы 2600/3600
Маршрутизатор МС3810
G.729
8 Кбит/с
Да
Да
G.711 (a-метод и
ц-метод) 64 Кбит/с
Да
Да
G.726
16, 24 и 32 Кбит/с
Да
Да
G.728
16 Кбит/с
Да
Да, с картой НОМ DSP
G.723.1
5,3, 6,3 Кбит/с
Да
Да, с картой НОМ DSP
Служба VAD имеет следующие характеристики.
В-версии кодека стандарта G.729 содержат встроенный алгоритм IETF VAD, поэтому устанавливать конфигурацию службы VAD нет необходимости.
Как показывает опыт эксплуатации сетей, полоса пропускания в течение длительного периода времени сокращается на 30—35%; данная оценка наиболее точна для высокоскоростных магистралей (Т1 и выше).
Реальная экономия зависит от типа приложения и характера потока данных (например, при непрерывном воспроизведении музыки экономия равна нулю, поскольку период неактивного состояния отсутствует).
Значение параметра полезной нагрузки определяет характеристики, которые приведены ниже.
Параметр определяет количество выборок, приходящихся на один пакет.
Изменяет ширину полосы пропускания (BW), время задержки и количество пакетов в секунду для данного вызова.
Практичность использования зависит от общей задержки в сети.
Значения, большие, чем стандартное, уменьшают полосу пропускания и увеличивают задержку.
Значения, меньшие, чем стандартные, увеличивают полосу пропускания и уменьшают задержку.
Команда compand-type {u-law|a-law}
Команда compand-type {u-law|a-law} позволяет указать стандарт сжатия и распаковки, используемый в PCM-системах для преобразования аналогового сигнала в цифровой и наоборот. Данная команда может использоваться только для цифровых маршрутизаторов МС3810. В табл. 7.14 описаны параметры команды compand-type.
Таблица 7.14. Параметры команды compand-type для маршрутизатора МС3810
Параметр
Описание
u-law
Параметр указывает на использование североамериканского ц-стандарта кодировки ITU-T РСМ. Такое значение является стандартным для цифровой линии Т1
a-law
Параметр указывает на использование европейского а-стандарта кодировки ITU-T РСМ. Такое значение является стандартным для цифровой линии Е1
Внимание!
Для маршрутизаторов серии Cisco 3600 параметры u-law и a-law можно установить с помощью команды codec dial-peer.
Пример конфигурирования голосового порта Е&М
Организация может сэкономить значительные средства, используя сеть данных для подключения инфраструктуры мини-АТС. На рис. 7.5 показано такое подключение для голосового порта Е&М на маршрутизаторе с именем Cameron. В примере 7.5 показано, как для порта 1/0/0 настраивается стандарт на передачу прерывистых служебных сигналов. Для показанной структуры используется 4-проводной кабель и устанавливается интерфейс Е&М 1-го типа.
Рис. 7.5. Установление связи с голосовым портом Е&М
Пример 7.5. Конфигурирование голосового порта Е&М
Cameron #con£igure terminal
Cameron(config)#voice-port 1/0/0
! Команда для переключения в режим конфигурирования порта
Cameron(config-voiceport) # signal wink-start
!Данной командой задается стандарт на передачу сигналов
Cameron(config-voiceport) ttoperation 4-wire
!Этой командой указан тот факт, что используется 4-проводная линия
Cameron(config-voiceport) #type 1
[Данная команда разрешает использование Е & М 1-го типа
На маршрутизаторах серии МС3810 могут использоваться некоторые другие настройки, такие как команды codec и command-type. Приведенные команды указывают тип служебных сигналов и стандарты, которые используются для ветвей вызова.
Дополнительные команды голосовых портов
Существует ряд других команд, применяемых для портов FXS, FXO и Е&М. Такие команды указывают способ функционирования аппаратного обеспечения, которое предполагается использовать. Они вводятся в ответ на приглашение интерфейса командной строки (config-voiceport)# и называются командами голосового порта. После ввода таких команд они загружаются в устройство DSP во время вызова и задают характеристики работы порта.
Команды echo cancel enable, coverage и non-linear используются для настройки характеристик подавления эха на порте. Команды input и output устанавливают уровень наклона сигнала в децибелах, используемый устройством DSP при обработке вызова.
Таблица 7.15. Дополнительные команды голосовых портов
Команда
Описание
busyout*
Задает параметры обработки событий занятости канала и процедуры срабатывания соответствующего триггера. Возможно использование следующих параметров:
forced— принудительно переводит голосовой порт в режим занятого канала;
monitor— выключение интерфейса переводит голосовой порт в режим занятого канала;
seize — параметр перехвата канала
comfort-noise
Включает службу заполнения пауз
default
Задает команде параметры, установленные по умолчанию
disconnect-ack
Позволяет FXS-порту посылать подтверждения об отсоединении
exit
Выход из режима конфигурирования голосового порта
idle-voltage
Устанавливает напряжение холостого хода FXS-интерфейса. Возможны следующие подпараметры:
high — на холостом ходу подается высокое напряжение;
low— на холостом ходу подается обычное низкое напряжение
music-threshold
Устанавливает порог в децибелах для музыки в режиме удержания линии.
Возможны следующие значения:
WORD — число от -30 до -70
playout-delay
Устанавливает конфигурацию буфера задержки при воспроизведении голоса. Возможные значения:
maximum — максимальная задержка для буфера воспроизведения в миллисекундах;
minimum— стандартная задержка для буфера воспроизведения в миллисекундах
Команда Описание
snmpИзменяет настройки службы SNMP голосового порта. Возможная опция —
trap; она позволяет указать, какие системные прерывания передавать по протоколу SNMP при возникновении непредусмотренных ситуаций
* Синтаксис команды busyout для разных версий операционной системы IOS от 12.05Т до 12.I.3T различен. Рекомендуется изучить документацию для конкретной версии системы.
Команды группы connection и ее опции
Кроме команд, влияющих на параметры голосовых портов, имеются другие команды для работы с голосовыми данными, которые, как, например, команда connection, указывают предполагаемый режим работы голосового порта. Такие команды описываются в следующих разделах.
Команда connection {plar | tie-line | plar-opx } digits | {trunk digits [answer-mode]}
Команда connection {plar | tie-line | plar-opx } digits | {trunk digits [answer-mode]} позволяет задать режим соединения или тип указанного голосового порта, а также телефонный номер пункта назначения. В табл. 7.16 описано назначение различных параметров данной команды.
Таблица 7.16. Параметры команды connection
Параметр
Описание
plar
Обеспечивает автоматический вызов по звонку для частной линии, при котором автоматически набирается дополнительный код сразу после поднятия телефонной трубки
tie-line
Устанавливает соединение абонентской линии с мини-АТС
plar-opx
Позволяет задать внешнее расширение PLAR. Обеспечивает большую гибкость, поскольку ответ на вызов дается еще до установки соединения
trunk
Имитирует постоянный магистральный канал к мини-АТС. При отсутствии вызовов такое соединение остается активным
answer-mode
Необязательный параметр; используется только с ключевым словом trunk. Указывает, что маршрутизатор не должен пытаться инициировать магистральное соединение, а должен ожидать входящего звонка перед его установлением
digits
Указывает телефонный номер пункта назначения. Приемлемыми являются любые последовательности цифр, представляющие собой телефонные номера
Команда voice confirmation-tone {plar | plar-opx)
Команда voice confirmation-tone {plar | plar-opx) используется в тех случаях, когда в качестве типа соединения задан или параметр plar, или plar-opx. Данной командой задается сигнал подтверждения в виде двух гудков, которые слышит вызывающий абонент. когда снимает телефонную трубку. В табл. 7.17 описаны параметры сигнала подтверждения.
Таблица 7.17. Сигналы подтверждения, генерируемые для различных видов PLAR-соединений
Параметр
Описание
plar
Задает режим подтверждения в виде двух гудков при снятии телефонной трубки или при установлении соединения PLAR и PLAR ОРХ
plar-opx
Задает режим подтверждения в виде двух гудков при снятии телефонной трубки
Примеры различных типов соединений голосовых портов
Используемые параметры типа соединения варьируются в зависимости от конфигурируемого голосового порта. Например, параметр абонентской линии используется только для портов Е&М, в то время как параметр PLAR используется только для портов FXS. Необходимо отметить, что характеристики голосовых портов, обсуждавшиеся выше, относились к платформам Cisco МС38Ю, 2600 и 3600 для операционной системы версии IOS 12.0(7)ХК. Приведенные команды используются для автоматического вызова другого голосового порта через соединение распределенной сети.
Автоматический вызов по звонку для частной линии
Команда connection PLAR указывает на автоматический вызов по звонку для соединения частной линии. PLAR представляет собой механизм автоматического набора, который постоянно связывает некоторый голосовой интерфейс с удаленным голосовым интерфейсом, что позволяет позвонить на конкретный телефонный номер или на миниАТС без набора номера. Механизм PLAR функционирует следующим образом.
Инициатор соединения снимает трубку.
Автоматически выбирается заранее определенная сетевая точка вызова, которая устанавливает связь с требуемым телефоном или мини-АТС.
На вызываемой стороне раздается звонок.
Строка файла конфигурации, в которой записана приведенная выше команда, используется в качестве вызываемого номера для всех входящих звонков по данному физическому соединению. Адресуемая точка вызываемого абонента определяется по номеру вызывающего телефона. Такое утверждение означает, что цифры, набираемые на вызывающем телефоне, не принимаются во внимание.
Трубка снимается с рычагаТрубка снимается с рычагаАдрес точки вызова преобразуется и вызывается пункт назначенияАдрес точки вызова преобразуется и вызывается пункт назначенияРис. 7.6. Пример использования механизма PLARРис. 7.6. Пример использования механизма PLAR56005600Механизм PLAR не осуществляет контроль за тем, отвечает ли вызываемая сторона. Соединения PLAR могут работать как коммутируемый или постоянный канал. Оба таких типа каналов показаны на рис. 7.6 и описаны в следующих разделах.
Трубка снимается с рычага
Трубка снимается с рычага
Адрес точки вызова преобразуется и вызывается пункт назначения
Адрес точки вызова преобразуется и вызывается пункт назначения
Рис. 7.6. Пример использования механизма PLAR
Рис. 7.6. Пример использования механизма PLAR
5600
5600
Раздаетсятелефонный звонок
Коммутируемые вызовы
Для осуществления коммутируемых вызовов необходимо выполнить следующие действия.
Пользователь набирает код доступа мини-АТС, после чего она захватывает канал (голосовой порт 1/1 на локальном маршрутизаторе 1).
Маршрутизатор 1 распознает захват канала, подключенного к голосовому порту 1/1. Соединение plar, используя указанные цифры (5600), немедленно вызывает удаленный маршрутизатор 2, который выбирает маршрут для вызова.
Мини-АТС полагает, что соединение установлено, и начинает учет времени разговора (billing). Она делает это потому, что маршрутизатор 1 сообщил ей о снятии трубки на другом конце линии. По той же причине команда ring timeout на миниАТС может не действовать; от маршрутизатора 1 к мини-АТС не поступает сообщение об ответе на другом конце, поскольку соединение считается установленным сразу после активизации голосового порта 1/1 маршрутизатором 1.
Конфигурации голосовых портов для маршрутизаторов 1 и 2 приведены в примере 7.6.
Пример 7.6. PLAR-конфигурация соединения между двумя маршрутизаторами
Routeri(config)#voice port 1/1
Router1(config-voiceport) Connection plar 5000
Routeri(config-voiceport) dial-peer voice 1 vofr
Routeri(config-dial-peer) dest-pattern 5...
Routeri(config-dial-peer) session target serial 2 123
Router2(config)#dial-peer voice 1 pots
Router2(config-dial-peer)#destination pattern 5
Router2(config)#dial-peer)#iorward digits 4
Постоянные вызовы
Для установления постоянных вызовов необходимо выполнить следующие действия.
После включения питания голосовой порт ext-sig-master plar маршрутизатора 1 осуществляет вызов удаленного маршрутизатора 2 (используя заданные цифры 5600).
После установки канала от одного маршрутизатора к другому конечный пользователь любой мини-АТС набирает ее код доступа, и эти цифры передаются по постоянному разговорному каналу на другую удаленную мини-АТС для завершения вызова (для кодеков с небольшой скоростью передачи обязательно должна быть использована команда dtmf-relay).
Внешнее расширение PLAR
На рис. 7.7 показано внешнее расширение PLAR.
Пользователь мини-АТСПользователь мини-АТСМини-АТС Маршрутизатор 1</'Распределенная ЛX сеть {Мини-АТС Маршрутизатор 1</'Распределенная ЛX сеть {Рис. 7.7 Пример внешнего расширения (ОРХ) PLARРис. 7.7 Пример внешнего расширения (ОРХ) PLARМаршрутизатор 2Маршрутизатор 256005600
Пользователь мини-АТС
Пользователь мини-АТС
Мини-АТС Маршрутизатор 1<
/'Распределенная ЛX сеть {
Мини-АТС Маршрутизатор 1<
/'Распределенная ЛX сеть {
Рис. 7.7 Пример внешнего расширения (ОРХ) PLAR
Рис. 7.7 Пример внешнего расширения (ОРХ) PLAR
Маршрутизатор 2
Маршрутизатор 2
5600
5600
Команда connection plar орх задает конфигурацию коммутируемого сквозного соединения, которое регистрирует ответ на удаленном конце, и сообщает об этом локальной мини-АТС (на рисунке это мини-АТС 1) через вызывающий маршрутизатор (в данном примере маршрутизатор 1) только после получения сигнала завершения фазы установления соединения, т.е. вызова (звонка), от удаленного маршрутизатора 2, подключенного к станции с номером 5600.
Конфигурации голосовых портов маршрутизаторов 1 и 2, изображенных на рис. 7.7. показаны в примере 7.7.
Пример 7.7. Конфигурации ОРХ PLAR
Routeri(config)#voice port 1/1
Routeri(config-voiceport) Connection plar opx 5000
Routeri(config-voiceport) dial-peer voice 1 vofr
Routeri(config-dial-peer) dest-pattern 5...
Routeri(config-dial-peer) session target serial 0 456
Router2(config)#dial-peer voice 1 pots
Router2(config-dial-peer)#destination pattern 56..
Router2(config)#dial-peer)#Portl/l
Внимание!
Станция с номером 5600 может также представлять собой мини-АТС, подсоединенную к удаленному маршрутизатору, т.е. в рассмотренном примере к маршрутизатору 2.
Чтобы установить plar орх, необходимо выполнить описанные ниже действия.
Пользователь мини-АТС набирает номер 5600. Мини-АТС захватывает магистральный канал (голосовой порт 1/1 маршрутизатора 1) и ожидает обратный сигнал от маршрутизатора 1. Такой сигнал может представлять собой либо обратный сигнал захвата линии, либо сигнал поднятия трубки (hook-off). МиниАТС в таком положении не может передавать цифры.
Маршрутизатор 1 не отвечает сразу одним из приведенных выше сигналов, но голосовые порты PLAR все равно передают вызов, посылая сообщение об установлении соединения через распределенную сеть на голосовой порт 1/1 маршрутизатора 2 с шаблоном номера пункта назначения 5600.
Маршрутизатор 1 ожидает от удаленного маршрутизатора 2 сообщения о завершении процесса установления соединения, а после возвращает служебный сигнал “канал занят” и создает канал для передачи голоса к мини-АТС, инициирующей вызов, т.е. в данном случае к мини-АТС 1. В то же время удаленный маршрутизатор, в данном случае маршрутизатор 2, начинает дозваниваться до станции с номером 5600 и создает канал для передачи голоса к маршрутизатору 1, что обеспечивает подачу напряжения звонка на исходную мини-АТС 1. Таймер звонка мини-АТС 1 начинает ожидать ответа от удаленного абонента.
После ответа станции с номером 5600 мини-АТС 1 (мини-АТС исходящего звонка) начинает отсчет времени.
Внимание!
Команда connection plar орх предназначена для осуществления связи между миниАТС и внешним расширением (станция или устройство FXO).
Объединяющие линии
Команда connection tie-line имитирует временный магистральный канал абонентской линии к мини-АТС. Соединение такого типа автоматически создается для каждого вызова и разрывается после его окончания. На рис. 7.8 показана конфигурация типичной объединяющей абонентской линии.
Пользовательмини-АТСПользовательмини-АТСМини-АТС 1Мини-АТС 1Мини-АТС 1Мини-АТС 1Мини-АТС 2Мини-АТС 2Рис, 7.8. Пример объединяющей линииРис, 7.8. Пример объединяющей линии
Пользовательмини-АТС
Пользовательмини-АТС
Мини-АТС 1
Мини-АТС 1
Мини-АТС 1
Мини-АТС 1
Мини-АТС 2
Мини-АТС 2
Рис, 7.8. Пример объединяющей линии
Рис, 7.8. Пример объединяющей линии
Команда connection tie-line используется в тех случаях, когда для таблицы вызовов (номеров) необходимо, чтобы перед всеми номерами, набираемыми на мини-АТС, вставлялись дополнительные цифры; весь результирующий набор цифр используется при выборе маршрута в сети для такого вызова.
Конфигурация голосовых портов маршрутизаторов 1 и 2, изображенных на рис. 7.8, приведена в примере 7.8.
: Пример 7.8. Конфигурация объединяющей линии
Routeri(config)#voice port 1/1
Routeri(config-voiceport) Connection tie-line 8
Routeri(config-voiceport) dial-peer voice 1 vofr
Routeri(config-dia1-peer) dest-pattern 8...
Routeri(config-dial-peer) session target serial 1 789
Router2(config)#dial-peer voice 1 pots
Router2(config-dial-peer)#destination pattern 8
Router2(config)#dial-peer)#forward digits 4
Router2(config)#dial-peer)#Portl/l
Соединение объединяющей линии обеспечивает выполнение перечисленных ниже операций.
Как правило, осуществляется перенаправление цифр с промежуточным хранением, а не сквозная автоматическая операция.
Устройство-отправитель обеспечивает региональный стандарт вызова и имитацию соединения для установки локального соединения.
Для установления соединения объединяющей линии необходимо выполнить следующие действия.
Пользователь мини-АТС снимает трубку, набирает ее код доступа и цифры номера. После этого мини-АТС 1 создает канал и передает цифры номера.
Маршрутизатор 1 регистрирует активность голосового порта 1/1 и принимает цифры номера. Аргумент 8 соединения объединяющей линии вызывает начало процесса установления вызова, а маршрутизатор 1 передает цифры номера, которые появляются вместо шаблона в конфигурации (в примере — это строка “...” после 8 для точки вызова VoFR).
Внимание!
Специальные символы "точка" (...) более подробно обсуждаются ниже, в разделе “Конфигурирование адресуемых точек вызова".
Далее маршрутизатор 1 выбирает путь для соединения с удаленным устройством 2. Получив подтверждение от удаленного устройства 2, маршрутизатор 1 непосредственно обращается через сквозной канал передачи голосовых данных к мини-АТС 2, которая отвечает пользователю мини-АТС 1.
После ответа станции с номером 5600 вызывающая мини-АТС (мини-АТС 1) начинает регистрировать время разговора. Параметры команды ring timeout от- праивтеля (мини-АТС 1) должны быть установлены в обычный режим.
Команда connection trunk [d/g/ts] [answer mode]
Команда connection trunk [Л^/А] [answer mode] устанавливает постоянное, двустороннее соединение объединяющей абонентской линии с мини-АТС. Команда connection trunk может быть использована для каналов, соединяющих интерфейсы FXO с FXS, FXS с FXS, и для каналов с интерфейсами Е&М. Передача служебных сигналов обеспечивается для каналов Е&М-Е&М и FXO-FXS, однако для каналов FXS-FXS она не поддерживается. На рис. 7.9 показан пример магистрального канала.
’Распределенная;\ сеть )’Распределенная;\ сеть )Мини-АТС 1Мини-АТС 1ПользовательПользовательмини-АТСмини-АТСМаршрутизатор 1Маршрутизатор 1Мини-АТС2Мини-АТС256005600
’Распределенная;\ сеть )
’Распределенная;\ сеть )
Мини-АТС 1
Мини-АТС 1
Пользователь
Пользователь
мини-АТС
мини-АТС
Маршрутизатор 1
Маршрутизатор 1
Мини-АТС2
Мини-АТС2
5600
5600
Рис. 7.9. Соединение магистрального канала
При настройке конфигурации, в которой одно из устройств магистрального соединения выступает в качестве ведомого и только принимает вызовы, используется команда с параметром connection trunk [^/g/A] [answer mode]. По умолчанию принимается значение “ведущий" (инициатор вызова); при такой установке соединение открыто в обоих направлениях.
Конфигурация портов маршрутизаторов 1 и 2 приведена в примере 7.9.
Пример 7.9. PLAR-конфигурация устройств, изображенных на рис. 7.9
Routeri(config)#voice port 1/1
Routeri(config-voiceport) Connection trunk All
Routeri(config-voiceport) dial-peer voice 1 vofr
Routeri(config-dial-peer) dest-pattern A...
Routeri(config-dial-peer) session target serial 0:4.1 234
Router2(config)#dial-peer voice 1 pots
Router2(config-dial-peer)#destination pattern All
Router2(config)#dial-peer)#forward trunk 34 answer
Для магистральных соединений должны выполняться следующие требования.
Должен быть указан тип сигнала.
Подканал DS0, на котором находится ведущая сторона, должен быть спаренным с отвечающим DS0.
Команда connection type trunk может быть применена для любых соединений, по которым передаются голосовые пакеты.
Внимание!
Как и для любого голосового порта, для соединений, передающих голосовые пакеты, может быть применена команда dial-peer voice [tag] pots.
Регулировка качества голосовых данных
Важным аспектом голосовых технологий является качество передачи голоса. В отличие от передачи данных, передача голоса требует обеспечения высокого качества, которое достигается путем настройки уровней мощности приема и передачи для конкретного голосового порта. На рис. 7.10 приведена ситуация, в которой нелишней будет регулировка качества.
Команды регулировки качества действуют между голосовым портом и его кодеком, поэтому не существует команд, которые могли бы регулировать качество инкапсулированных голосовых выборок, маршрутизируемых между устройствами DSP в распределенной сети.
В зависимости от специфических характеристик конкретной сети могут выполняться различные виды pei-улировки параметров качества, включая синхронизацию, коэффициент входного усиления и выходное ослабление для голосовых портов. Все перечисленные команды называются командами настройки голосовых портов. Отметим, что в большинстве случаев достаточно стандартных значений параметров команд настройки голосовых портов.
Для задания конфигурации команд настройки голосовых портов необходимо выполнить следующие действия.
Идентифицировать голосовой порт и войти в режим его конфигурирования.
Выбрать соответствующее значение для каждого из следующих параметров:
входное усиление;
выходное ослабление;
степень подавления эха;
параметры нелинейной обработки;
исходное время ожидания цифр номера;
межцифровые промежутки;
синхронизация (отличная от временных интервалов цифр);
полное сопротивление (импеданс), номер соединения (только для голосовых портов FXO);
частота сигнала звонка, ритм звонка (только для голосовых портов FXS).
Ослабление-3Ослабление-3Устройство■ FXSУстройство■ FXSDDААУсиление на входеУсиление на входеПроцессорDSPПроцессорDSPСжатые голосовыеСжатые голосовыеРис. 7.10. Точки настройки качества голосовых данныхРис. 7.10. Точки настройки качества голосовых данных
Ослабление-3
Ослабление-3
Устройство
■ FXS
Устройство
■ FXS
D
D
А
А
Усиление на входе
Усиление на входе
ПроцессорDSP
ПроцессорDSP
Сжатые голосовые
Сжатые голосовые
Рис. 7.10. Точки настройки качества голосовых данных
Рис. 7.10. Точки настройки качества голосовых данных
Расчет уровней сигнала в децибелах
Вычисление уровней сигнала для сети в децибелах часто представляет собой простую арифметическую задачу. Уровни сигнала в децибелах основываются на задаваемых пользователем уровнях приема и передачи. Примеры такого задания приведены в табл. 7.18.
Таблица 7.18. Регулировка уровня сигнала в децибелах
1-й источник, выход/вход
Регулировка 1 -го маршрутизатора
Чистое усиление на 1-м маршрутизаторе
Распределенная сеть (значения не доступны)
Чистое усиление на 2-м маршрутизаторе
Регулировка 2-го маршрутизатора
Пункт назначения 1 вход/выход
0 Дб (выход)
-3 Дб (выход)-3 Дб
Значения не доступны
-ЗДб
(+)-6 Дб (вход)
9Д6-
(вход)
-9 Дб (вход)
(вход)(+)-
6 Дб (вход)
-ЗДб
Значения не доступны
-3 Дб
-ЗДб
(выход)
0 Дб— (выход)
Рекомендации по определению базовых уровней линейной мощности на входе и выходе
Ниже приводятся рекомендации, которые могут быть использованы в качестве основы для оценки уровней входной и выходной мощности.
Аналоговые голосовые маршрутизаторы лучше всего работают при входных уровнях от аналогового источника, равных-3 Дб.
В США и в большинстве стран Европы ожидаемым уровнем приема (передачи) для аналоговых телефонов является значение, равное-9 Дб. В Азии и в странах Южной Америки ожидаемым уровнем является значение, близкое к -14 Дб. Для того чтобы учесть такие различия, выходные уровни на маршрутизаторе могут быть заданы в широком диапазоне.
Перегрузка сети может вызвать срезание аналоговых импульсов. Такая ситуация возникает в тех случаях, когда уровень мощности превышает возможные значения для кодов РСМ или когда постоянное повторение последнего значения уровня РСМ передается на процессор DSP.
Эхо возникает в тех случаях, когда несоответствие входного и выходного сопротивлений вызывает отражение энергии сигнала в обратном направлении (т.е. в направлении инициатора вызова).
В случае, когда цифры перелаются на конечное устройство до того, как оно будет готово их принять, к записи dial-peer voice [zag] pots и к команде playout-delay (которая задает конфигурацию голосового буфера воспроизведения) на принимающем порте может быть добавлен префикс “,” (запятая) для изменения срока хранения голосовых данных в буфере устранения нарушений синхронизации.
Параметры настройки качества голосового порта
Описанные в следующих разделах команды работают с возможными вариантами настройки качества голосовых портов. Стандартные параметры работают достаточно хорошо, но когда возникают проблемы с качеством звука, изменение установок часто помогает устранить возникающие проблемы.
Команда input gain value
Команда input gain value позволяет установить значение усиления на входе (в децибелах), которое будет применено к принимающему интерфейсу.
Стандартное значение равно 0, а возможные целочисленные значения могут находиться в диапазоне от -6 до 14. Стандартное значение подразумевает, что действует общий план потери при передаче, что означает затухание в 6 Дб между двумя телефонами. Учитывая потери, следует принимать во внимание наличие в системе другого оборудования (включая мини-АТС).
Увеличить усиление выходящего сигнала, передаваемого в открытую телефонную сеть (PSTN), невозможно; однако сигнал можно уменьшить. Если уровень голосового сигнала слишком велик, то его можно уменьшить либо путем уменьшения усиления на входе, либо путем повышения затухания на выходе. Если же уровень сигнала слишком низок, то можно увеличить усиление сигнала, идущего к маршрутизатору.
Команда output attenuation value
Команда output attenuation value позволяет задавать значение выходного затухания в децибелах на передающем интерфейсе. Данное значение характеризует потери на передающей стороне интерфейса. Стандартным является значение 0; возможными являются целочисленные значения в диапазоне от 0 до 14.
Внимание!
Команды input gain и output attenuation используются для настройки сетевого оборудования, но не используются для управления уровнем сигнала с целью обеспечения комфорта для абонента.
Команда loss-plan {planl | plan2 | plan3 | plan4 | plans | planG | plan? | plans | plan9 |}
Команда loss-plan (только для аналоговых портов) устанавливает смещение коэффициента усиления при переходе от аналогового к цифровому представлению голоса для аналогового голосового порта FXS или FXO на аналоговом интерфейсе. Данная команда задает разность уровней аналогового сигнала между аналоговым голосовым портом и процессором DSP. Каждый план потерь задает уровень разности усиления в двух направлениях: от аналогового голосового порта к процессору DSP (аналого-цифровой сигнал, или А-Ц) и от процессора DSP к аналоговому голосовому порту (цифро-аналоговый сигнал, или Ц-А).
Для порта FXO стандартными являются следующие значения: усиление А-Ц равно 0 Дб, усиление Ц-А равно 0 Дб (1-й план потерь). Для порта FXS стандартными являются следующие значения: усиление А-Ц равно -3 Дб, усиление Ц-Л равно -3 Дб (1-й план потерь).
Конкретные значения разности уровней для каждого плана потерь приведены в табл. 7.19.
Таблица 7.19. Уровни потерь
Параметр
А-Ц усиление (А-D)
Ц-А усиление (D-A)
planl
FXO: А-Ц усиление=0 Дб
FXS: А-Ц усиление=-3 Дб
Ц-А усиление=0 Дб
Ц-А усиление=-3 Дб
plan2
FXO. А-Ц усиление=3 Дб
FXS: А-Ц усиление—0 Дб
Ц-А усиление=0 Дб
Ц-А усиление—3 Дб
plan3
FXO: А-Ц усиление=-3 Дб FXS: нет
Ц-А усиление=0 Дб
plan4
FXO: А-Ц усиление=-3 Дб FXS: нет
Ц-А усиление=0 Дб
plan 5
FXO: нет
FXS. А-Ц усиление=-3 Дб
Ц-А усиление—10 Дб
plans
FXO: нет
FXS: А-Ц усилением Дб
Ц-А усиление—7 Дб
plan?
FXO: А-Ц усиление=7 Дб
FXS: А-Ц усиление=0 Дб
Ц-А усиление=0 Дб
Ц-А усиление—6 Дб
planS
FXO: А-Ц усиление=5 Дб FXS: нет
Ц-А усиление—2 Дб
pl an 9
FXO. А-Ц усиление=6 Дб FXS: нет
Ц-А усиление=0 Дб
Внимание!
Команда loss-plan поддерживается только в концентраторах Cisco серии МС3810 и в аналоговых FXO и FXS голосовых портах.
В примере 7.10 показана конфигурация голосового порта 1/6 FXO для получения значения разности потерь в -3 Дб на участке от голосового порта к устройству DSP и О Дб — на участке от процессора DSP к голосовому порту.
Пример 7.10. Регулировка качества на порте FXO
Routeri(config)#voice port 1/1
Router1(config-voiceport)#loss-plan plan 6
В примере 7.11 показана конфигурация голосового порта 1/1 FXS для получения значения разности потерь в 0 Дб на участке от голосового порта к устройству DSP и -7 Дб — на участке от DSP к голосовому порту.
Пример 7.11. Регулировка качества на порте FXS
Router1(config)#voice port 1/1
Routeri(config-voiceport)# loss-plan plan 3
Команда impedance {600r | 600c | 900r | 900c |complex1 | complex2 }
Команда impedance позволяет указать полное сопротивление (импеданс) интерфейса голосового порта FXO. Если оно установлено неправильно или имеет место несоответствие входного и выходного сопротивлений, то возникает сильное эхо, которое можно подавить, включив соответствующую опцию. Синтаксис команды impedance описан в табл. 7.20.
Таблица 7. 20. Уровни сопротивлений
Параметр
Описание
600г
Задает сопротивление 600 Ом (резистивное) и является стандартным
600с
Задает комплексное сопротивление 600 Ом (600 Ом последовательно с емкостью 2,15 мкФ)
900с
Задает комплексное сопротивление 900 Ом (900 последовательно с емкостью 2,15 мкФ)
900г
Задает сопротивление 600 Ом (резистивное, активное); имеется только на маршрутизаторе серии МС3810
complex 1
Указывает на комплекс 1 (имеется только в маршрутизаторах серий 2600 и 3600);
220 Ом последовательно с параллельной комбинацией 820 Ом и емкостью 115 нФ
Complex?
Указывает на комплекс 2 (имеется только в маршрутизаторах серий 2600 и 3600);
270 Ом последовательно с параллельной комбинацией 750 Ом и емкостью 150 нФ
Команда impedance позволяет указать выходное сопротивление интерфейса голосового порта FXO. Выбранное значение сопротивления должно соответствовать спецификациям телефонной системы, к которой выполняется подключение. В разных стра-
нах приняты различные стандарты для выходного сопротивления. Коммутаторы телефонных станций в США, как правило, используют стандарт 600г. Мини-АТС обычно используют 600г или 900с.
Если сопротивление установлено неверно (т.е. имеет место несоответствие сопротивлений), то возникает значительное эхо, которое можно маскировать командой echo-cancel. Кроме того, при несоответствии сопротивлений усиление сигнала может происходить некорректно.
Внимание!
Команда impedance применяется к голосовым портам FXS, FXO и Е&М на маршрутизаторах Cisco серий 3600 и МС 3810 (только для аналоговых портов FXO). Приведенные в настоящем разделе команды не применимы к серверам доступа AS5300.
Команда echo-cancel enable
Команда echo-cancel enable позволяет подавлять голосовые данные, посланные с некоторого интерфейса и вновь принимаемые на этом же интерфейсе. Абонент воспринимает такой сигнал как эхо.
Отключение данного механизма может привести к тому, что слушатель на другом конце соединения будет слышать эхо. Поскольку процесс подавления эха воздействует на передаваемые голосовые данные и может несколько ухудшать их качество, без необходимости такую команду лучше не использовать.
Команда echo-cancel enable не воздействует на эхо, которое слышит пользователь на аналоговой стороне соединения.
Для 4-проводного интерфейса Е&М эхо отсутствует. При использовании данного типа интерфейса подавление эха следует отключить.
Внимание!
Команда echo-cancel enable действует только в том случае, если в конфигурации также присутствует команда echo-cancel coverage.
Команда echo-cancel coverage {8 116 | 24 | 32}
Команда echo-cancel coverage {8 | 16 | 24 | 32} позволяет регулировать величину подавления эха. Использование данной команды приводит к тому, что в ситуации, когда данные, отправленные с некоторого интерфейса, в течение заданного промежутка времени приходят на тот же самый интерфейс, то они игнорируются. Если длина локальной цепи (т.е. расстояние от аналогового интерфейса до подсоединенного оборудования, генерирующего эхо) становится больше, то конфигурируемое значение должно быть увеличено.
Параметры, приведенные в фигурных скобках, представляют собой время в миллисекундах, в течение которого механизм подавления эха будет ослаблять сигнал. Стандартным является значение, равное 8, другие возможные значения составляют 16, 24 и 32.
При увеличении такого параметра механизму подавления эха будет требоваться больше времени для преобразования данных; в таком случае слушатель, возможно, будет слышать слабое эхо при установлении соединения. Если установленное значение параметра рассматриваемой команды недостаточно велико, возможно, пользователь будет слышать эхо в течение всего разговора, поскольку механизм не может по-
давить его длинные периоды. Следует также отметить, что большее значение параметра требует больше памяти маршрутизатора.
На сетевой стороне соединения (например, в сетях, не подсоединенных к телефонной сети) явление эха не возникает, и его подавление не требуется.
Внимание!
Команда echo-cancel coverage действует только в том случае, если была выполнена команда echo cancel.
Команда non-linear
Команда non-linear, используемая при конфигурировании голосового порта, связана с работой механизма подавления эха. Для того чтобы команда non-linear подействовала, в конфигурации должна также присутствовать команда echo-cancel enable. Если на ближнем конце соединения не обнаружен речевой сигнал, следует отключить все сигналы с помощью команды non-linear.
Функция, выполняемая командой non-linear, называется также подавлением остаточного эха (residual echo suppression).
Использование команды non-linear обычно улучшает качество связи, однако возможны случаи, когда после ее выполнения слушатель слышит усечение согласных в конце предложения.
Внимание!
Не рекомендуется использовать команды улучшения или регулировки качества звука при отсутствии соответствующего опыта работы. Произвольное изменение параметров команд может лишь ухудшить качество звука.
В ненастроенной сети, такой, например, как на рис. 7.10, которая обеспечивает "хорошее качество" при связи между точками А и В, может быть отвратительное качество, когда А вызывает С или D.
Регулировка качества звука представляет собой тщательную и заранее спланированную поэтапную операцию, которая выполняется только после того, как сеть установлена и правильно функционирует. Попытка изменения установленных по умолчанию параметров до того, как проверена работа сети в различных вариантах вызовов, может оказаться напрасной тратой времени. Данный факт объясняется тем, что правильно реализованная процедура настройки приводит к компромиссу между различными источниками, который пользователь воспринимает как “в целом хорошее качество”.
Команда loss-plan
Команда loss-plan используется для корректировки уровней входного сигнала от различных источников с целью получения одинакового уровня для них всех.
Внимание!
Корректировка уровней входного сигнала позволяет достичь однородной мощности сигнала перед передачей данных на устройство DSP для сжатия и передачи по распределенной сети.
Команда loss-plan используется только для аналоговых голосовых портов. В примере 7.12 показаны ее стандартные значения.
Пример 7.12. Команда loss-plan
Router (config)#voice-port 1/1
Type of VoicePort is FXS
Router (config-voiceport )#loss-plan ?
planl
A-D
gain = -3 Db,
D-А gain -3Db
plan2
A-D
gain = 0
Db,
D-А gain -3Db
plan3
A-D
gain = -
3 Db,
D-А gain -lODb
plan4
A-D
gain = 0
Db,
D-А gain -7Db
planS
A-D
gain - 0
Db,
D-А gain -6Db
Команда impedance
Команда impedance позволяет установить параметры сопротивления цепи FXO, чтобы они соответствовали входному сопротивлению порта FXS устройства- отправителя. В примере 7.13 показаны стандартные значения команды impedance.
Пример 7.13. Применение команды impedance
Router (config)#voice-port 1/4
Type of Voiceport is FXO
Router (config-voiceport )#impedance 7
600c600 Ohms complex
600r600 Ohms real
900c900 Ohms complex
900r900 Ohms real
complexl complex 1 complex2 complex 2
Команды input gain и output attenuation влияют на работу устройства DSP и смещение уровня кодов РСМ, приходящих от кодека-источника модуля AVM как в прямом, так и обратном направлении. Выборки приводятся к уровню, который после прохождения данных через сеть соответствует отрегулированному уровню мощности, необходимому для обеспечения правильного выходного уровня для подачи на вызываемое устройство.
Команды echo-cancel enable, echo-cancel coverage (от 8 до 32 мс) и non-linear (механизма подавления эха) также влияют на работу устройства DSP и конфигурируются на основе принципа “от порта к порту". Перечисленные команды используются для настройки функций подавления эха в соответствии с аналогичными функциями устройства, к которому подсоединен порт.
Внимание!
Если цифровые данные передаются на удаленное устройство до того, как оно готово принять их, то для изменения периода хранения голосовых данных в буфере устранения нарушений синхронизации на принимающем голосовом порте можно использовать префикс “," (запятая) перед записью dial-peer voice [tag] pots и перед командой playout-delay (которая конфигурирует буфер воспроизведения голоса).
Команда timeouts initial seconds
Команда timeouts initial seconds указывает количество секунд, в течение которых система ожидает ввода вызывающим абонентом первой из набираемых цифр. Стандартным является значение, равное 10, возможными значениями являются целочисленные параметры в диапазоне 0—120 секунд.
Первоначально таймер активизируется при приеме вызова и отключается после ввода вызывающим абонентом первой цифры. Если превышено установленное значение, то вызывающая сторона уведомляется об этом соответствующим звуковым тоном и вызов отключается.
Команда timeouts interdigits seconds
Команда timeouts interdigits seconds используется для указания количества секунд, в течение которых система ожидает (после ввода вызывающей стороной первой цифры) ввода последующей цифры вызываемого номера. Таймер данной команды активизируется после ввода вызывающим абонентом первой цифры и вновь запускается после ввода каждой следующей до полного набора номера и идентификации вызываемого абонента.
Если установленное значение таймера превышено до того, как произошла идентификация вызываемого номера, то вызывающая сторона уведомляется о такой ситуации соответствуюшим звуковым тоном и вызов прекращается. По умолчанию для этого таймера устанавливается значение, равное 10, а возможные значения должны лежать в диапазоне 0—120 секунд.
Существуют также дополнительные команды аналогичного типа, которые описаны в табл. 7.21.
Таблица 7. 21. Параметры команды timeouts
Параметр Описание
ringing Задает параметр времени ожидания для звонка. Диапазон возможных значений — 5-60000. Стандартное значение — 180
wait-release Задает параметр времени ожидания до того, как система начнет процесс освобождения голосовых портов
Внимание!
Для отключения таймеров команд timeouts initial и timeouts interdigits следует задать им значение параметра, равное 0.
Команда timing values
Команда timing value позволяет установить некоторые параметры синхронизации для аналогового голосового порта. В табл. 7.22 приведен неполный список команд установки синхронизации.
j Таблица 7.22. Параметры синхронизации
Параметр
Описание
clear-wait milliseconds
Указывает в миллисекундах минимальное время между сигналом неактивного захвата канала и отменой вызова
delay duration milliseconds
Указывает в миллисекундах длительность сигнала для задержки набора номера
delay-start milliseconds
Указывает в миллисекундах минимальное время задержки между захватом канала и началом набора номера
delay-pulse min-delay
Указывает в миллисекундах интервал генерации импульсов
milliseconds
мерцания
digit milliseconds
Указывает в миллисекундах длительность сигнала цифры при наборе номера в DTMF
interdigit milliseconds
Указывает в миллисекундах длительность паузы между сигналами цифрDTMF
pulse milliseconds
Указывает частоту наборных импульсов (имп/с) при пульсовом наборе
pulse-inter-digit
Указывает в миллисекундах длительность пауз между цифра-
milliseconds
ми при пульсовом наборе
wink-duration milliseconds
Указывает в миллисекундах максимальную длительность импульсов мерцания для стандарта прерывистых сигналов
wink-wait milliseconds
Указывает в миллисекундах максимальную длительность интервала ожидания для стандарта прерывистых сигналов
Внимание!
Некоторые из команд группы timing действуют не на всех маршрутизаторах и не на всех интерфейсах (т.е. FXO, FXS и Е&М). Возможные и стандартные значения также могут различаться. Для уточнения команд, возможных для конкретных маршрутизаторов и приложений, следует обратиться к документации, поставляемой с устройством.
Команда voice vad-time milliseconds
Команда voice vad-time milliseconds впервые появилась в версии операционной системы Cisco IOS 12.07ХК. Она не является вложенной командой voice-port, поэтому воздействует на все порты маршрутизатора или концентратора.
Данная команда может быть использована для прозрачных CCS-приложений, если требуется, чтобы механизм VAD активизировался при незанятом голосовом канале, но не делал этого при установленной связи. Таким образом, такая конфигурация не оказывает влияния на активные каналы связи.
При большой задержке обнаружения пауз механизм VAD реагирует на молчание незанятого голосового канала, но не реагирует на паузы в разговоре.
Также данная команда не воздействует на голосовые кодеки, которые имеют встроенные VAD-функции, соответствующие стандартам 1TU, таким, например, как G.729B, G.729AB и G.723.1A. Поведение механизма VAD и параметры кодеков определяются исключительно стандартом ITU. В табл. 7.23 приведены параметры команды voice vad-time.
Таблица 7. 23. Параметры команды voice-vad
Параметр Описание
milliseconds Задает в миллисекундах период ожидания перед обнаружением паузы и началом подавления передачи голосовых пакетов. Диапазон возможных значений —250-65536. Стандартное значение — 250
Команда voice local-bypass
Команда voice local-bypass — это новая команда, которая может быть выполнена на маршрутизаторе МС3810 при установленной версии операционной системы 12.07ХК. На рис. 7.11 показано, как данная команда позволяет передавать несжатые голосовые данные для местных телефонных вызовов в обход устройства DSP. Местные вызовы, т.е. вызовы между голосовыми портами одного маршрутизатора или концентратора, обычно осушествляются в обход модуля DSP для экономии ресурсов всей системы.
Соединение между точкой 1/0/0 и точкой 1/0/1 осуществляется на одном и том же маршрутизаторе
Рис. 7.11. Обход устройства DSP
Команда voice local-bypass используется в сетях VoFR, VoATM и Frame Relay-ATM на голосовых маршрутизаторах Cisco. У команды нет изменяемых параметров. В случае, когда местные вызовы требуется направлять именно через устройство DSP, команду следует использовать с ключевым словом по.
В примере 7.14 показана конфигурация голосового маршрутизатора Cisco для передачи локальных вызовов через устройство DSP.
Пример 7.14. Конфигурация локального обходаI
router(config)#no voice local-bypass
Другие команды настройки качества звука
Приведенные ниже команды помогают улучшить качество звука и повысить эффективность работы голосовых маршрутизаторов. В табл. 7.24 приведены некоторые дополнительные команды управления качеством звука.
Таблица 7. 24. Команды регулировки качества
ПараметрОписание
input gainЗадает значение коэффициента усиления приема для голосового порта
output attenuation Задает значение коэффициента подавления передачи для голосового порта
Внимание!
Команды input gain и output attenuation могут быть включены в конфигурацию только в том случае, если вызовы обрабатываются через DSP.
Конфигурирование настроек контроллера
В следующих разделах описаны команды, используемые для конфигурирования контроллеров. Контроллеры содержат интерфейсы каналов типа Т1 и Е1, которые позволяют установить несколько голосовых соединений.
Команды контроллера
Описанные в настоящем разделе команды задают конфигурацию модуля МЕТ для контроллера линий Т1/Е1. Все команды вводятся в режиме конфигурирования контроллера.
После появления в командной строке приглашения router> следует ввести команду enable для входа в привилегированный командный режим ЕХЕС. После появления приглашения router# следует ввести команду conf t для входа в режим глобальной конфигурации. В таком режиме команды controller, clock source, loop time и description позволяют задать параметры контроллеров линий Т1 и ЕЕ
Команда controller {t1 | е1}
Команда controller {tl | el} number используется для входа в режим конфигурирования контроллера. В качестве параметров необходимо ввести тип контроллера — Tl или El и его номер. Если установлен модуль DVM, то номер контроллера может принимать одно из двух значений: 0 или 1. Если установлен модуль МЕТ, то номер контроллера должен быть установлен в значение 0.
Команда clock source {internal | line | loop-timed}
Команда clock source {internal | line | loop-timed} используется для настройки конфигурации источника синхронизации (времени) контроллера канала DS1. По умолчанию для модуля DVM выбирается значение internal, а для модуля МЕТ — значение line.
Команда loop-timed
Команда loop-timed указывает, что контроллер Т1/Е1 будет брать синхронизацию по времени из Rx (или линии) и использовать его для Тх. Такая установка отключает часы контроллера от общих системных часов, задаваемых параметром network-clock- select. Часы, синхронизирующиеся с каналом, позволяют устройству DVM синхронизироваться с мини-АТС и подстроить модуль МЕТ к телефонной станции, когда и
мини-АТС, и телефонная станция функционируют в качестве источников синхроимпульсов устройства DCE. В такой ситуации предполагается, что мини-АТС также получает синхронизацию от телефонной станции, настраивая таким образом часы модулей DVM и MET.
Команда description line
Команда description line используется для ввода строки описания контроллера, как, например, пункт назначения или его использование в виде значения параметра line. Строка описания интерфейса контроллера может быть длиной не более 80 символов.
Настройка контроллера линии Т1
Команды, рассмотренные в следующих разделах, описывают настройки для линии Т1 ATM. Все команды вводятся в режиме конфигурирования контроллера.
Команда cablelength short {133 | 266 | 399 | 533 | 655}
Команда cablelength short {133 | 266 | 399 | 533 | 655} задает длину кабеля контроллера линии Т1 в том случае, если она не превышает 655 футов.
Команда cablelength long {gain26 | gain36} {-15db |-22.5 db | -7.5 db | 0 db}
Команда cablelength long {gain26 | gain36} {-15db |-22.5 db | -7.5 db | 0 db} задает длину кабеля контроллера линии Tl в том случае, если она превышает 655 футов.
Команда framing (sf | esf}
Команда framing (sf | esf} задает формат фреймов канала DSL
Команда linecode {ami | b8zs }
Команда linecode {ami | b8zs } задает формат кодирования для канала DSL
Внимание!
Для потоков данных ATM используется формат расширенного суперфрейма (Extended Superfarame — esf), а для потоков ATM и Frame Relay следует задавать значение параметра b8zs.
После установки параметров контроллера Tl, для того, чтобы настройки вступили в действие и можно было выйти из режима конфигурирования контроллера в командный режим привилегированного пользователя, следует выполнить команды, которые приведены ниже.
Ввести команду no shutdown для активизации контроллера Т1.
Ввести команду end для выхода из режима конфигурирования контроллера.
Ввести команду show controller Tl 0, если требуется проверить настройки контроллера линии ТЕ (Следует помнить, что контроллером с номером 0 всегда является последовательный порт 2.)
Настройка контроллера линии Е1
В следующих ниже разделах описываются команды, используемые для задания настроек контролера линии Е1 в режиме конфигурирования контроллера.
Команда framing {сгс4 | no сгс4} [пате]
Команда framing {crc4 | по сгс4} [пате] используется для указания формата фреймов линии Е1. Параметр сгс4 задает формат фрейма CRC 4-го типа, параметр пате является необязательным и используется только для каналов Е1. Если канал будет подсоединен к устройству, расположенному, например, в Ирландии, то в качестве параметра пате лочино будет указать “Ireland”.
Команда linecode {ami | hdb3}
Команда linecode {ami | hdb3} используется для указания формата кодирования в линии; параметр ami используется для указания кодирования с чередованием полярности элементов (alternate mark inversion — AMI). Параметр hdb3, используемый только для линий Е1, указывает тип кодировки HDB3. Значение hdb3 требуется для потоков данных ATM и Frame Relay.
После установки параметров контроллера Е1 для активизации этих установок необходимо выйти из режима конфигурирования контроллера в командный режим привилегированного пользователя и выполнить команды, которые приведены ниже.
Ввести команду no shutdown для активизации контроллера Е1.
Ввести команду end для выхода из режима конфигурирования контроллера.
Ввести команду show controller El 0, если требуется проверить настройки контроллера линии Е1. (Следует помнить, что контроллером с номером 0 всегда является последовательный порт 2.)
Команда ccs connect {serial |atm} number [dlci dlci | pvc vci |pvc vcd | pvc vpi/vci | pvc string]
Команда ccs connect {serial |atm} number [dlci dlci | pvc vci |pvc vcd | pvc vpi/vci | pvc string задает конфигурацию общеканального стандарта на передачу сигналов (CCS) на интерфейсе, для того чтобы можно было передавать фреймы в формате стандарта CCS. В табл. 7.25 описаны параметры команды ccs connect.
* Таблица 7. 25. Параметры команды ccs connect
Параметр
Описание
serial
Устанавливает соединение стандарта CCS
atm
Устанавливает соединение стандарта CCS ATM
number
Указывает номер соединения. Необходимо выбрать один из следующих вариантов:
dlci dlci— указывает номер DLCI;
pvc vci— указывает идентификатор постоянного виртуального канала (PVC);
pvc vcd — задает параметр описания;
pvc vpi/vci— задает идентификатор виртуального канала PVC или идентификатор маршрута виртуального канала;
pvc string — задает строку постоянного виртуального канала (PVC)
Команда mode ccs {cross-connect | frame forwarding }
Команда mode ccs {cross-connect | frame forwarding } задает конфигурацию контроллера линий Т1/Е1 для поддержки кросс-соединения стандарта CCS или отправки фреймов в формате CCS. В табл. 7.26 описаны параметры команды mode ccs.
Таблица 7.26. Параметры команды mode ccs / ь, >!
Параметры командыОписание
cross-connectРазрешает на контроллере кроссоединение
frame-forwadingРазрешает на контроллере отправку фреймов
В примере 7.15 показано включение кроссоединения на контроллере Т1 1.
[ пример 7.15. Включение кроссоединения . \
Router(config)#controller Т1 1
Router(config-controller)# mode css cross-connect
Команда dsO-group dsO-group-no timeslots timeslots-listtype signal-type
Команда dsO-group dsO-group-по timeslots timeslots-list type signal-type указывает интервалы для подканалов DS0, которые необходимы для логического голосового порта на контроллере линии Е1 или Т1, и задает стандарт на передачу сигналов.
Запуск команды dsO-group автоматически создает логический голосовой порт. Каждая DSO-группа может содержать один или более каналов DS0. Для вызовов создаются маршруты в индивидуальные DSO-каналы группы. Группы DS0 указываются следующим образом.
На маршрутизаторах Cisco 2600 и 3600 — slot/port:ds0-group-no.
На маршрутизаторе Cisco МС3810 — slot:dsO-group-no.
Для маршрутизатора Cisco МС3810 параметр slot представляет собой номер контроллера. Хотя для каждой группы создается только один голосовой порт, все приемлемые вызовы направляются в любой канал группы.
В примере 7.16 показано конфигурирование диапазонов временных интервалов контроллера линии Т1 для стандарта на передачу служебных сигналов по контакту заземления интерфейса FXS и для прерывистых сигналов для интерфейса Е&М на маршрутизаторах моделей Cisco 2600 и 3600.
[пример 7.16. Пример указания стандарта на передачу сигналов
Router(config)# controller Т1 1/0
Router(config-controller)#framing esf
Router(config-controller)#linecode b8zs
Router(config-controller)#ds0-group 1 timeslot 1-5 type fxs-ground-start Router(config-controller)#ds0-group timeslot 6-10 type fxo-loop-start Router(config-controller)#ds0-group timeslot 12-24 type e&m-wink-start
В примере 7.17 показано конфигурирование групп 1 и 2 подканалов DS0 для контроллера линии Т1 1 маршрутизатора Cisco МС3810 с целью использования прозрачного соединения стандарта CCS.
Пример 7.17. Конфигурирование стандарта CSS
Router(config)#controller Т1 1
Router(config-controller)#dsO-group 1 timeslot 1-10 type ext-sig master
Router(config-controller)#ds0-group timeslot 11-24 type ext-sig
В табл. 7.27 описана команда dsO-group.
Таблица 7.27. Параметры команды dsO-group
Параметр
Описание
dsO-group-no
Задает значение от 0 до 23 (для линии Т1) или от 0 до 30 (для линии Е1), которое идентифицирует группу подканалов DS0
timeslot-list
Представляет собой один порядковый номер, диапазон номеров или несколько диапазонов номеров, разделенных запятыми временных интервалов. Для канала Т1 допустимыми значениями являются числа от 0 до 24.
Примеры: 2 1-15, 17-24 1-23 2, 4, 6-12
type
Определяет тип метода передачи служебных сигналов и зависит от конкретного соединения. Интерфейс Е&М позволяет использовать как магистральное соединение для мини-АТС, так и непосредственно линии для телефонного оборудования. Интерфейс FXS позволяет подключить соединения базового телефонного оборудования и мини-АТС. Интерфейс FXO используется для подсоединения телефонной станции (АТС) к стандартному интерфейсу Е&М (там, где это разрешается региональным законодательством). Интерфейс FXO часто используется для внешних расширений.
Возможные значения параметров:
e&m-immediate-start— служебные сигналы о снятии трубки с рычага и разрыве соединения не передаются;
e&m-delay-dial — точка, инициирующая вызов, посылает сигнал о снятии трубки и ожидает такого же ответного сигнала, за которым следует сигнал разрыва соединения от вызываемого абонента;
e&m-wink-start — точка, инициирующая вызов, посылает сигнал о снятии трубки и ожидает прерывистого сигнала от вызываемого абонента;
fxs-ground-start— параметр указывает на использование стандарта передачи служебных сигналов через контакт заземления для интерфейса FXS;
fxs-loop-start— параметр указывает на использование стандарта передачи служебных сигналов через контакт шлейфа для интерфейса FXS;
fxo-ground-start— параметр указывает на использование стандарта передачи служебных сигналов через контакт заземления для интерфейса FXO;
fxo-loop-start— параметр указывает на использование стандарта передачи служебных сигналов через контакт шлейфа для интерфейса FXO.
Параметр Описание
typeПеречисленные ниже параметры могут быть использованы только для кон
троллеров линий Е1 на маршрутизаторах Cisco МС3810:
e&m-melcas-immed — параметр указывает на использование на передачу служебных сигналов немедленного старта интерфейса Е&М Mercury Exchange Limited Channel Assosiated Signaling (MELCAS);
e&m-melcas-wink— параметр указывает на использование стандарта мерцающего старта Е&М MELCAS;
e&m-melcas-delay — параметр указывает на использование стандарта отложенного старта Е&М MELCAS;
fxo-melcas — параметр указывает на использование стандарта MELCAS для интерфейсов FXO;
fxs-melcas— параметр указывает на использование стандарта MELCAS для интерфейсов FXS.
Параметр ext-sig может быть использован только после того, как в конфигурацию введена команда mode css
Конфигурирование голосовых портов для каналов PRI ISDN
Для маршрутизатора серии AS5300 перед конфигурированием голосового порта можно настроить конфигурацию канала PRI ISDN. Ниже описываются настройки, которые могут быть использованы для объединения голосовых портов в группу BR1 ISDN. Материал, изложенный в данном разделе, будет полезен в качестве руководства по конфигурированию D-каналов.
В процессе настройки голосового порта для канала PRI ISDN следует выполнить такие действия.
В режиме обшей конфигурации с помощью команды isdn switch-type задать тип коммутатора телефонной станции.
Войти в режим конфигурирования контроллера и выполнить подготовительные действия для настройки контроллера с помощью команды controller.
Задать с помощью команды framing тип фреймов, используемых телефонной компанией.
Ввести тип кодировки линии, используемый телефонной компанией, с помощью команды linecode.
Ввести команду clock source для данной линии.
Задать конфигурацию всех каналов ISDN с помощью команды pri-group timeslots.
Этапы 2_6 следует повторить для трех оставшихся контроллеров. Перечисленные выше действия и параметры команд повторяются для трех контроллеров.
Внимание!
В данном разделе приведены только самая необходимая информация и команды, используемые для конфигурирования голосового порта маршрутизатора AS5300 в качестве группы ISDN. Более подробная информация о технологии ISDN приводится в курсе Configuring, Monitoring, and Troubleshooting Dialup Services.
В режиме глобальной конфигурации необходимо указать тип коммутатора телефонной компании, к которой происходит подключение, с помощью команды isdn switch-type [primary-4ess | primare-5ess | primare-dmslOO | primary-netS | primary-ntt | primary-ts014].
Далее необходимо войти в режим конфигурирования контроллера и указать порт контроллера, для которого будет производиться настройка, с помощью команды controller [tl | el] [1 | 2 | 3 ]. Порты контроллера маркируются цифрами от 0 до 3 на картах с четырьмя портами T1/PR1 и E1/PRI.
Перед конфигурированием типа фреймов и кодирования линии следует выяснить, какие типы фреймов и кодировки используются телефонной компанией, к которой будет производиться подключение.
Сначала должна быть выполнена команда framing [sf | essf | crc4 | по-сгс4 ] для указания типа фреймов, используемого телефонной компанией. В табл. 7.28 описаны параметры команды framing.
1 Таблица 7.28. Параметры команды framing)
Параметр Описание
sfЗадает суперфрейм в качестве основного типа фрейма линии Т1
esfЗадает расширенный суперфрейм в качестве основного типа фрейма линии Т1
сгс4 Задает стандарт CRC4 в качестве основного типа фрейма линии Е1
ло-сгс4 Указывает, что CRC4 не является основным типом фрейма линии Т1
После следует выполнить команду linecode {ami | b8zs | МЬЗ}, чтобы выбрать тип кодирования для линии Т1 или Е1. В табл. 7.29 приведены параметры команды linecode.
■ Таблица 7.29. Параметры команды linecode
Параметр Описание
ami Параметр задает кодирование с чередованием полярности элементов (AMI) в линии b8zs Задает B8ZS в качестве типа кодировки линии. Действует только для контроллеров линий Т1
hbd3 Задает биполярное кодирование высокой плотности 3 в качестве типа кодировки линии. Действует только для контроллеров линий Е1
Необходимо также ввести источник синхронизации для линии. Для одной из линий должна быть выполнена команда clock source line primary, для других — команда clock source line secondary или clock source internal.
Внимание!
Только один интерфейс PRI может быть первичным источником синхронизации и только один интерфейс PRI может быть вторичным источником. Для всех остальных PRI должна быть выполнена команда clock source internal.
Необходимо также сконфигурировать все каналы для линии ISDN. Для линии Т1 следует выполнить команду pri-group timeslots 1-24. Для линии Е1 следует выполнить команду pri-group timeslots 1-31.
После выполнения перечисленных выше действий можно сконфигурировать D- каналы для линии ISDN, которые передают управляющую и сигнальную информацию ISDN-вызовов для каждой линии PR1 ISDN.
Далее следует войти в режим конфигурирования последовательного интерфейса с помощью команды interface. После завершения конфигурирования контроллера немедленно создается соответствующий D-канал последовательного интерфейса. Например, интерфейс 0:23 представляет собой D-канал для контроллера 0. Для приема и передачи модемных контрольных сигналов необходимо сконфигурировать каждый последовательный интерфейс.
Также необходимо задать в конфигурации передачу всех приходящих вызовов на модемы с помощью команды isdn incoming-voice modem.
Для задания конфигурации D-каналов необходимо выполнить следующие действия.
Из режима глобальной конфигурации следует перейти в режим конфигурирования интерфейса с помощью команды interface.
Задать передачу всех входящих вызовов на модем с помощью команды isdn incoming-voice modem.
Конфигурирование адресуемых точек вызова
После настройки физических голосовых портов необходимо установить связь с сетевыми службами. Такая связь состоит в разметке голосовых портов в соответствии с используемым методом голосовой инкапсуляции, т.е. со способом передачи голосовых данных. Команды, описываемые в последующих разделах, показывают, как разметить сконфигурированные ранее порты для правильной инкапсуляции, применяемой при передаче голосовых данных. В следующем разделе описаны команды dial-peer voice, destination-pattern, num-exp и vad.
Команда dial-peer voice tag {pots | voip | voatm | vofr}
Команда dial-peer voice tog {pots | voip | voatm | vofr} используется для входа в режим установки конфигурации адресуемой точки вызова и задания типа голосовой инкапсуляции. Параметры данной команды приведены в табл. 7.30.
! Таблица 7.30. Параметры команды dial-peer voice
ПараметрОписание
tagНомер конкретной адресуемой точки вызова. Приемлемыми являются значе
ния из диапазона 1-2147483647
potsАдресуемая точка вызова телефонной сети (POTS), использующая базовую
телефонную службу (для всех платформ)
voipАдресуемая точка вызова сети VoIP, использующая голосовую инкапсуляцию
для телефонной сети (POTS) (для всех платформ)
Параметр
Описание
voatm
Адресуемая точка вызова сети Voice over ATM, использующая голосовую инкапсуляцию реального времени AAL5 в магистральных сетях ATM. (Только для маршрутизаторов Cisco серий 3600 и МС3810. В ближайшем будущем будет доступным также и для модели 2600.)
vofr
Адресуемая точка вызова сети VoFR, использующая инкапсуляцию в магистральной сети Frame Relay (для всех платформ)
Команды dial-peer voice задают точку внутри маршрутизатора. Они указывают как удаленные номера телефонов (в сетях VoIP, VoFR, VoATM), так и локально подсоединенные номера телефонной сети (POTS). Цифры в последовательности пункта вызова могут быть полными номерами или частичными номерами с маской, представляемой символом “.” (точка). Каждый такой символ представляет собой место для некоторой цифры.
Для каждой ветви вызова адресуемой точке вызова должна быть задана своя конфигурация. Команда dial-peer voice связывает каждую из набранных цифр с методом инкапсуляции. В следующих разделах описаны адресуемые точки вызова для передачи голоса и адресуемые точки вызова устаревшей телефонной системы (POTS).
Конфигурирование локальных точек вызова
Адресуемая точка вызова телефонной сети (POTS) определяет настройки базовых телефонных функций голосового порта, как, например, параметры интерфейса FXS. Команды, описываемые ниже, используются для идентификации портов и предоставления информации, такой как шаблоны телефонов пунктов назначения (т.е. набранных номеров).
Команда dial-peer voice tag-number pots
Команда глобального конфигурирования dial-peer voice tog-number pots используется для входа в режим конфигурирования адресуемой точки вызова и для определения способа использования базовой телефонной службы или телефонной сети. Пунктом назначения для такой точки является телефонное устройство, подсоединенное к голосовому порту маршрутизатора. В табл. 7.31 описаны параметры команды dial-peer voice.
Таблица 7.31. Параметры команды dial-peer voice1
Параметр Описание
tag-number В качестве параметра tag-number может выступать произвольный идентификатор, используемый для присвоения адресуемой точке вызова уникального имени. Диапазон значений— 1-2147483647 (для маршрутизатора МС3810 диапазон— 1-100000)
potsУказывает, что данная адресуемая точка вызова обычной телефонной сети
(POTS) использует базовую телефонную службу
Для изменения значения tog-number уже после того, как была задана конфигурация, следует использовать команду dial-peer voice, задать в ней новое значение tog- number и нажать клавишу <Enter>.
Внимание!
Для удобства при работе с устройством целесообразно выбрать в качестве параметра tag-number шаблон адреса точки назначения.
Команда destination pattern string
В режиме конфигурирования адресуемой точки вызова команда destination pattern string, используется для указания расширения или полного телефонного номера в формате Е.164 (в зависимости от таблицы номеров), соответствующей точки вызова пункта назначения.
Командой destination pattern можно задать префикс, строку набора номера или полный телефонный номер формата Е.164 (в зависимости от таблицы номеров), которые будут использованы для точек вызова. Данная команда используется для того, чтобы проверить соответствие набранных цифр адресу точки вызова. Далее адрес точки используется для установления связи. После получения голосовых данных маршрутизатор сравнивает набранный телефонный номер (полный номер Е.164) в заголовке пакета с номером, заданным командой destination-pattern для адресуемой точки вызова голосовой телефонной связи. После маршрутизатор считывает цифры, расположенные слева в команде и соответствующие маске пункта назначения.
Если в конфигурации задан префикс, то он вставляется перед оставшимся цифрами, в результате чего создается строка набора номера, которую потом использует маршрутизатор. Если все цифры в шаблоне пункта назначения считаны, то пользователь слышит сигнал ответа.
В некоторых регионах мира (например, в европейских странах) телефонные номера имеют различное количество цифр. Для того, чтобы указать маршрутизатору на то, что значение шаблона пункта назначения представляет собой строку переменной длины, используется необязательный управляющий символ t.
В таком случае система не проверяет соответствие набранного номера и адреса точки вызова до тех пор, пока не истечет межцифровой интервал времени. В табл. 7.32 описаны параметры команды destination-pattern.
Внимание!
Операционная система Cisco IOS не проверяет правильность телефонного номера формата Е.164; любая последовательность цифр воспринимается как реальный номер.
Таблица 7.32. Параметры команды destination-pattern
Параметр Описание
string Задает номер в стандарте Е.164 или частный телефонный номер для таблицы номеров. В номере могут быть использованы все цифры от 0 до 9 и буквы от А до D, а также следующие специальные символы:
+ (знак “плюс")— необязательный символ, используемый в качестве первой цифры при наборе стандартного номера Е.164;
* (звездочка) и # (знак “решетки") — символы, которые присутствуют на стандартной кнопочной панели телефона. Для маршрутизатора модели 3600 данные символы не могут быть использованы в качестве первых символов строки номера (например, *650);
, (запятая) — используется для добавления паузы между цифрами;
. (точка) — заменяет любую цифру (используется как элемент маски);
t— управляющий символ, указывающий, что последовательность цифр пункта назначения является строкой набора переменной длины
Команда port {slot-number/subunit-number/port | s/ot/port}
Команда port {slot-number/subunit-number/port | slot/port} используется для настройки вызовов, приходящих с телефонного интерфейса для выбора точки вызова, и для вызовов VoIP с целью установления соответствия порта с выбранной выходной адресуемой точкой. Данная команда используется только для точек вызова обычной телефонной сети на обоих голосовых шлюзовых маршрутизаторах Cisco. В табл. 7.33 описаны параметры команды port.
। Таблица 7.33. Параметры команды port
Параметр
Описание
slot-number
Разъем маршрутизатора, в котором установлена интерфейсная голосовая карта. Возможные значения: от 0 до 3, в зависимости от разъема, в котором установлена карта
subunit-number
Субблок интерфейсной голосовой платы маршрутизатора, в котором размещен голосовой порт. Возможные значения: 0 и 1
port
МО 3810 Slot
Номер голосового порта. Возможные значения: 0 и 1
Номер разъема, в котором установлена интерфейсная голосовая карта. Возможные значения: 0 и 1
port
Номер голосового порта. Возможные значения: для аналоговых голосовых портов: от 1 до 6, для цифровых голосовых портов: линия Т1 — 1-24, линия Е1 — 1-15 и 16-31
Внимание!
При конфигурировании точки вызова необходимо учитывать связь между командами destination и pattern port. Шаблон пункта назначения представляет собой телефонный номер или номер устройства, подсоединенного к голосовому порту. Порт предоставляет маршрут от маршрутизатора к телефонному устройству.
Команда num-exp extension-number expanded number
Команда num-exp extension-number expanded number в режиме общего конфигурирования используется для того, чтобы автоматически добавить к укороченному номеру цифры расширения. С помощью данной команды можно связать конкретные укороченные и расширенные номера, явно определив каждый номер или указав расширенные номера. Также команду можно использовать для преобразования номеров, состоящих из семи цифр, в номера, содержащие больше или меньше семи цифр.
В большинстве корпоративных сетей мини-АТС обычно сконфигурированы таким образом, что пользователь может сделать локальный звонок (через одну и ту же мини-АТС), набрав только короткий номер. Например, можно использовать полный телефонный номер 1(408)555-9210 для мини-АТС, а можно использовать и укороченный номер, просто набрав цифры расширения: четыре цифры — 9210, или пять цифр — 5-9210.
В сетях VoIP использование команды num-exp позволяет маршрутизатору дополнить конкретную последовательность набранных цифр до полного телефонного номера (адрес пункта назначения). Такая операция выполняется до проверки соответствия адресу точки вызова.
Внимание!
Если необходимо задать цифры в маске телефонного номера для команды num-exp, следует использовать точку (.) в качестве переменной величины или шаблона, представляющего одну цифру. Для каждой цифры номера необходимо указывать одну точку, так, например, для того, чтобы задать четыре произвольные цифры в шаблоне, необходимо вместо них ввести четыре точки.
В примере 7.18 номер 55541 будет дополнен (или расширен) до последовательности цифр 1408555541.
; Пример 7.18. Применение команды num-exp для набора номера 55541
пшп-ехр 55541 1408555541
В примере 7.19 все состоящие из пяти цифр укороченные номера, начинающиеся с цифры 5, будут преобразованы в 1408555.
! Пример 7.19. Использование команды num-exp для расширения всех но- ' меров, которые начинаются с цифры 5'
пшп-ехр 5.... 1408555
Команда vad
Команда vad запускает на маршрутизаторе МС3810 механизм VAD для технологий VoFR, VoATM и VoIP для вызовов, использующих данный голосовой порт. При использовании механизма VAD в паузах нет передачи по сети, а в остальные периоды времени передается только речь. Если включена такая функция, то качество звука несколько ухудшается, однако соединение использует значительно меньшую полосу пропускания. Если используется префикс по для такой команды, то для выбранного голосового порта механизм VAD будет отключен.
Во время телефонного разговора примерно половина времени уходит на то, чтобы говорить, и примерно столько же на то, чтобы слушать собеседника. В периоды, которые соответствуют паузам, непрерывно генерируются голосовые пакеты, не содержащие другой информации, кроме фонового шума, и они занимают значительную часть полосы пропускания сети. Для устранения такой ситуации и экономии полосы пропускания используются методы подавления пауз, такие как VAD.
Если полоса пропускания является существенным фактором производительности сети, рекомендуется использовать команду VAD. В случае, когда полоса пропускания сети достаточно широка, а качество звука весьма важно, следует использовать параметр по для этой команды.
Внимание!
Для маршрутизатора серии Cisco 3600 механизм VAD адресуемой точки вызова включается с помощью команды vad dial-peer configuration. Использовать команду vad для голосового порта можно только на маршрутизаторе МС3810. Маршрутизаторы, поддерживающие технологию VoIP, требуют конфигурирования VAD непосредственно для точки вызова.
Команда prefix string
Команда prefix .string является необязательной и используется для указания префикса для конкретной точки вызова. Когда обрабатывается вызов для такой адресуемой точки, сначала посылается значение префикса string, а потом передается телефонный номер, связанный с данной точкой вызова.
Параметр string может быть любым целым числом, описываюшим префикс телефонного номера, связанного с заданной точкой вызова. В номере также могут использоваться цифры от 0 до 9 и запятая (,). Запятая используется для задания в префиксе паузы. Если требуется задать разные префиксы для нескольких номеров на одном и том же интерфейсе, то следует сконфигурировать несколько адресуемых точек вызова.
Команда forward-digits ^num-digit \ all | extra}
Команда forward-digits указывает, какие цифры использовать для голосовых вызовов. Если команда вводится с префиксом по, то цифры, не соответствующие шаблону номера, для вызова не передаются. Передаваемые цифры всегда расположены в правой части номера, поэтому дополнительные цифры в начале номера обычно отсекаются. Шаблон телефонного номера пункта назначения содержит как явно заданные цифры, так и символы маски, если они есть.
Таблица 7.34. Параметры команды forward-digits
Параметр Описание
num-digit Количество передаваемых цифр номера. Если количество цифр больше длины номера пункта назначения, то используются только цифры, соответствующие длине номера. Приемлемыми являются значения из интервала 0-32. Значение 0 эквивалентно отсутствию передаваемых дополнительных цифр
allПередаются все цифры. Если использован параметр all, то передаются абсо
лютно все цифры номера
extra Если длина набираемой цифровой строки больше длины адреса точки вызова, то передаются цифры из правой части номера. Однако если точка имеет адрес переменной длины (при этом она заканчивается параметром Т, например, Т, 123Т, 123...Т), то дополнительные цифры не передаются
Внимание!
Команда forward-digits применяется только для точек вызова устаревшей телефонной сети (POTS).
Пример конфигурирования точки вызова телефонной сети
На рис. 7.12 и в примере 7.20 показана конфигурация точки вызова телефонной сети для маршрутизаторов моделей 2600 и 3600.
Пример 7.20. Конфигурирование точки вызова телефонной сети
Router(config)#dial-peer voice 1 pots
Router(config-dial-peer)#destination-pattern 7777
Router(config-dial-peer)fport 1/0/0
Адресуемая точка
вызова 1
Голосовой.порт 1/0/0 ,4»^
*■/ ' жМаршрутизатор 1
■Мг”
Телефонный номер: 7777
Рис. 7.12. Пример точки вызова телефонной сети
После использования команды dial-peer voice 1 pots маршрутизатору 1 сообщается, что точка вызова 1 является адресуемой точкой вызова обычной телефонной сети и ей присваивается имя 1. Команда destination-pattern 7777 сообщает маршрутизатору номер телефонного устройства. Команда port 1/0/0 указывает маршрутизатору, что телефонное устройство подсоединено к разъему 0 (платы VIC) модуля 1, голосовой порт 0.
Конфигурирование точек вызова для технологий VoFR, VoATM и VoIP
После установки телефонного порта требуется обеспечить сетевое соединение для потока голосовых данных. Настройка точек вызова производится с помощью команды voice. В следующих разделах описываются команды, необходимые для установления соединений голосовых технологий.
Команда dial-peer voice tag-number {vofr | voatm | voip}
Команда глобального режима конфигурирования dial-peer voice tag-number {vofr | voatm | voip} используется для входа в режим конфигурирования точки вызова и указания метода инкапсуляции. В табл. 7.35 описаны параметры данной команды.
. Таблица 7.35. Параметры команды dial-peer voice
Параметр Описание
tag-number Цифры, уникальные для локального маршрутизатора и определяющие конкретную точку вызова. Возможные значения; от 1 до 2147483647 (на маршрутизаторах МС 3810 до 100000)
vofrУказывает на адресуемую точку вызова сети VoFR, использующую инкапсу
ляцию магистральной сети Frame Relay
voatm Указывает на адресуемую точку вызова сети VoATM, использующую инкапсуляцию магистральной сети ATM
voipУказывает на адресуемую точку вызова сети VoIP, использующую инкапсуля
цию магистральной сети IP
Внимание!
Параметр tag-number представляет собой произвольный идентификатор, используемый для идентификации адресуемой точки вызова. Для изменения значения данного параметра после того, как он был задан, следует ввести команду dial-peer voice с новым параметром tag-number и нажать клавишу <Enter>.
Команда destination-pattern string
Команда destination-pattern string может быть введена после входа в режим конфигурирования адресуемой точки вызова. Она используется для указания полного телефонного номера в формате Е.164 (в зависимости от таблицы телефонных номеров) точки вызова пункта назначения. Данная команда должна быть выполнена как для локальной, так и для удаленной точек вызова. В табл. 7.36 описаны параметры команды destination-pattern.
Внимание!
Следует помнить о том, что пунктом назначения для точек вызова сетей VoFR, VoATM и VoIP является другое сетевое устройство (например, голосовой маршрутизатор), на которое направляется вызов.
I Таблица 7.36. Параметры команды destination-pattern i
Параметр Описание
string Набор цифр от 0 до 9 или некоторый телефонный номер из таблицы телефонных номеров. Приемлемыми символами также являются:
* (звездочка) и # (знак “решетки"), которые присутствуют на ствндартной кнопочной панели телефона. Для маршрутизатора модели 3600 такие символы не могут быть использованы в качестве начальных символов строки телефонного номера (например, *650);
+ (знак “плюс", необязательный) — используется в качестве первого символа, указывающего на использование номера стандарта Е.164;
, (запятая) — добавляет паузу между цифрами;
. (точка) — заменяет любую цифру номера;
t — управляющий символ, указывающий, что значение последовательности пункта назначения представляет собой строку номера переменной длины
При конфигурировании адресуемой точки вызова необходимо помнить о взаимосвязи команд destination-pattern и session-target. Шаблон адреса пункта назначения представляет собой телефонный номер голосового устройства, подсоединенного к голосовому порту на другом конце сетевого соединения. Команда session-target задает пункт назначения такого голосового соединения сети Frame Relay.
Команда sesion-target interface dlci[cid]
Команда sesion-target interface dici [cid] используется при конфигурировании точек вызова сетей VoFR, VoATM или VoIP для указания сетевого адреса конкретной точки.
Команда session-target используется для указания сетевого адреса маршрутизатора, с которым требуется установить соединение. В табл. 7.37 описаны параметры данной команды.
В примере 7.21 показана конфигурация последовательного интерфейса 1/1, где используется идентификатор DLC1 200 в качестве пункта назначения соединения для адресуемой точки вызова VoFR 400 с использованием протокола корпорации Cisco для коммутируемого сеанса. Установка конфигурации начинается в режиме глобального конфигурирования на голосовом маршрутизаторе одной из моделей; 2600/3600/7200.
। Таблица 7.37. Параметры команды session-target для сети VoFR
Параметр Описание
interface Указывает последовательный интерфейс и номер интерфейса (номер разъе- ма/номер порта), связанные сданной адресуемой точкой вызова
did Указывает идентификатор соединения для данной адресуемой точки вызова. Возможные значения: от 16 до 1007
cid Указывает подканал DLCI, который будет использован для передачи данных при ответе на вызовы стандарта FRE.11. Данный параметр CID требуется указывать только тогда, когда как протокол сеанса используется frf 11. Когда протоколом сеанса является коммутируемый протокол корпорации Cisco, CID задается динамически. Для адресуемой точки вызова сети VoFR при использовании в качестве протокола сеанса коммутируемого протокола корпорации Cisco параметр cid не используется. Возможными являются значения от 4 до 255. Отметим, что по умолчанию параметр CID равен 4 и используется для данных, a CID, равный 5, используется для управления вызовом. Для потоков голосовых данных корпорация Cisco рекомендует использовать значения от 6 до 63. Если значение CID превышает 63, то заголовок FRF.11 будет содержать один дополнительный байт данных (данный параметр необязателен)
? Пример 7.21. Пример настройки для точки вызова VoFR
router(config)#dial-peer voice 400 vofr
router(config-dial-peer)# destination-pattern 13102221111
router(config-dial-peer)#session target serial 1/1 200
В примере 7.22 показано, как сконфигурировать заданный сеанс для адресуемой точки вызова VoFR и связать его с последовательным портом 1 и идентификатором DLC1 200 для маршрутизатора МС3810.
i Пример 7.22. Пример настройки для точки вызова VoFR для маршрутиза- тораМС3810
router(config)#dial-peer voice 11 vofr
router(config-dial-peer)#destination-pattern 13102221111
router(config-dial-peer)#session target Serial 200
Рассмотренная конфигурация может быть также использована для того, чтобы задать соответствие голосовых и логических каналов при передаче по протоколу ATM.
Команда session target {/nterface pvc name vpi/vci |vc/}
Команда session target {interface pvc name vpi/vci |vcz} используется для указания сетевого адреса или доменного имени адресуемой точки вызова. Выбор сетевого адреса или доменного имени зависит от избранного сеансового протокола. В табл. 7.38 описаны параметры данной команды.
Таблица 7.38. Параметры команды session target для сети VoATM
Параметр
Описание
interface
Указывает тип и номер интерфейса в маршрутизаторе. Для маршрутизатора
МС3810 единственным возможным значением является 0
pvc
Указывает конкретный постоянный виртуальный канал ATM для данной адресуемой точки вызова
name
Указывает имя постоянного виртуального канала (PVC)
vpi/vci
Сетевой ATM-идентификатор виртуального маршрута (VPI) и идентификатор виртуального канала данного PVC.
Для модели 3600: если установлен сетевой модуль Multiport Т1/Е1 с поддержкой IMA, то возможными значениями для vpi являются 0-15; для vci возможны значения из интервала 1-255.
Если установлен сетевой модуль ОСЗ ATM, то возможными значениями для vpi являются 0-15; для vci возможны значения из интервала 1-1023
vci
Идентификатор VCI сети ATM для данного канала PVC
В примере 7.23 показано типичное ATM-соединение с использованием маршрутизатора МС3810. Адрес назначения для сеанса посылается на ATM-интерфейс 0 для виртуального канала PVC с идентификатором vci, равным 20.
Пример 7.23. Соединение VoATM
Router(config)#dial-peer voice 12 voatm
Router(conf ig-dia1-peer)#destination-pattern 13102221111
Router(config-dia1-peer)^session target atmO pvc 20
В примере 7.24 показано ATM-соединение с использованием маршрутизатора модели 2600. Адрес назначения сеанса посылается на АТМ-интерфейс 0 для канала PVC с параметрами идентификаторов vpi/vci, равными соответственно 1/100.
Пример 7.24. Соединение VoATM для маршрутизатора модели 2600
Router(config) #dial-peer voice 12 voatm
Router(config-dial-peer)#destination-pattern 13102221111
Router(config-dial-peer)tsession target atm 1/0 pvc 1/100
Команда session target может быть также использована для конфигурирования соединения VoIP.
Команда session target {ipv4: destination-address | dns: [$s$.| $d$. | $e$. | $u$] host-name | loop-back:rtp | loop-back:compressed | loop-back:uncompressed}
Команда session target ipv4 используется для конфигурирования конкретного сетевого адреса точки вызова.
Параметр dns может быть использован как с указанными шаблонами, так и без них. Использование необязательных шаблонов позволяет уменьшить количество конфигурируемых сеансов для точек вызова сетей VoIP в ситуациях, когда, например, имеется группа номеров, относящихся к одному конкретному маршрутизатору. В табл. 7.39 описаны параметры данной команды.
' Таблица 7.39. Параметры команды session target для сети VoIP
ПараметрОписание
ipv4:destination address IP-адрес точки вызова
dns;host-nameУказывает, что преобразование IP-адреса в имя будет выполнено
сервером доменных имен. Возможными значениями данного параметра являются символы, задающие имя устройства.
Ниже приведены необязательные символы шаблона, которые могут быть использованы с данным параметром при определении адреса назначения сеанса для IP точки вызова:
$s$ — указывает на то, что шаблон адреса отправителя будет использован в качестве части доменного имени пункта назначения;
$d$— указывает, что номер последовательности пункта назначения будет использован как часть доменного имени;
$е$ — указывает на то, что цифры вызываемого номера будут инвертированы, между всеми цифрами вызываемого номера будут вставлены точки, и вся строка будет использована в качестве доменного имени;
$и$ — указывает на то, что несовпадающая часть номера пункта назначения (такая, например, как определенный номер расширения) будет использована в качестве части доменного имени
Например, можно задать пункт назначения сеанса для точки вызова VoIP, используя службу DNS для устройства с именем voice roucer в домене cisco.com. В примере 7.25 приведена конфигурация для сети Voice over IP с использованием службы 01М$для указания расположения пункта назначения.
Пример 7.25. Конфигурирование VoIP с использованием службы DNS
Router (config) #dial-peer voice 10 voip
Router(config-dial-peer)#session target dns:volce_router.cisco.com
Сеанс для точки вызова сети VoIP можно также задать, используя необязательный шаблон $и$. В приведенном ниже примере шаблон был сконфигурирован для любых расширений из четырех цифр, начинающихся с последовательности 1310222. Необязательный шаблон $и$ указывает, что маршрутизатор будет использовать несовпадающую часть набираемого номера, — в данном случае расширение состоит из 4 цифр и используется для идентификации точки вызова. Как и в предыдущем примере, домен имеет имя cisco.com. В примере 7.26 показано использование шаблона $и$ совместно со службой DNS.
Пример 7.26. Конфигурирование точки VoIP с использованием сервера DNS и шаблона$ц$
Router (config) #dial-peer voice 10 voip
Router(config-dial-peer)#destination-pattern 13102221111
Router(config-dial-peer)(session target dns:$u$.cisco.com
Адрес сеанса для точки вызова VoIP можно также задать, используя шаблон $d$. В приведенном ниже примере устройство было сконфигурировано для любых расширений из четырех цифр, начинающихся с 1310222. Необязательный шаблон $и$ указывает, что маршрутизатор будет использовать шаблон устройства назначения для идентификации точки вызова в домене cisco.com. В примере 7.27 показано применение шаблона $d$ для указания адреса.
: Пример 7.27. Конфигурирование VoIP с использованием службы DNS и шаблона $d$'
Router(config) #dial-peer voice 10 voip
Router(config-dial-peer)#destination-pattern 13102221111
Router(config-dial-peer)#session target dns:$d$.cisco.com
В заключение отметим, что сеанс для точки вызова VoIP можно определить с помощью шаблона $е$. В данном примере номер пункта назначения сконфигурирован в виде 12345. Необязательный шаблон $е$ указывает, что маршрутизатор будет инвертировать цифры в последовательности номера пункта назначения, добавит точки между цифрами, а затем использует преобразованную последовательность для идентификации точки вызова в домене cisco.com. В примере 7.28 показано применение шаблона $е$ для указания адреса сессии.
I Пример 7.28. Конфигурирование VoIP с использованием службы DNS : : и шаблона $е$:
Router (config) #dial-peer voice 10 voip
Router(config-dial-peer)#destination-pattern 12345
Router(config-dial-peer)#session target dns:$e$.cisco.com
Команда loopback {loopback:rtp | loopback: compressed | loopback: uncompressed}
Команда loopback используется для тестирования пути передачи вызова. Параметры закольцованной точки зависят от места, из которого был инициирован вызов, и выбранного типа такой точки. В табл. 7.40 описаны параметры команды loopback.
( Таблица 7.40. Параметры команды loopback:
ПараметрОписание•
toopback:rtpУказывает, что все голосовые данные будут переданы обратно к
инициатору соединения. Применяется к точке вызова сети VoIP
loopback:compressed Указывает, что все голосовые данные будут в сжатом виде переданы обратно к отправителю. Применяется к точке вызова обычной телефонной сети (POTS)
loopback:uncompressed Указывает, что все голосовые данные будут в несжатом виде переданы обратно к отправителю. Применяется к точке вызова обычной телефонной сети (POTS)
Команда signal-type {cas | cept | ext-signal | transparent}
Команда signal-type применяется для адресуемых точек вызова сетей VoFR и VoATM. Она используется только с постоянными соединениями (магистральные каналы Cisco и магистральные каналы стандарта FRF.11). При использовании коммутируемых каналов данная команда не применяется.
Команда signal-type используется для информирования локального телефонного интерфейса о стандарте на передачу служебных сигналов, с которым работает удаленная точка вызова. Для отключения служебных сигналов на уровне точки вызова необходимо выбрать параметр ext-signal. Если передача служебных сигналов выключена и нет внешних каналов их источников, то существует постоянный магистральный канал, позволяющий данной точке вызова подключиться к любому устройству на другом конце соединения.
При подключении интерфейса FXS к другому FXS или в случае использования пар интерфейсов, отличных от FXS/FXO или Е&М/Е&М, соответствующим типом сигналов для маршрутизаторов Cisco 2600-й и 3600-й серий является ext-signal (т.е. служебные сигналы отключены).
В случае использования цифрового соединения к удаленному устройству линии Е1, которое использует стандарт cept/MELCAS и подключено к аналоговому порту, необходимо убедиться, что оба конца канала настроены на тип сигнала cept.
Для соединений Е1 или Т1 на обоих концах в случае использования стандарта, отличного от Е1А-464 или cept/MELCAS, для того, чтобы не переопределять служебные сигналы, можно применить параметр transparent. В табл. 7.41 описаны параметры команды signal-type.
Таблица 7.41. Параметры команды signal-type
Параметр
Описание
cas
Североамериканский стандарт служебных сигналов EIA-464. Он также называется стандартом с использованием заимстованного бита. Данный параметр может быть недоступен, если установлен цифровой пакетный сетевой модуль магистрального канала Т1
cept
Основной протокол передачи служебных сигналов ABCD канала Е1. Первоначально использовался для Е&М-интерфейсов. В случае использования интерфейсов FXS/FXO данный протокол эквивалентен MELCAS
ext-signal
Внешний стандарт на передачу служебных сигналов. Устройство DSP не генерирует служебные фреймы. Данный параметр следует использовать, когда есть внешний канал для служебных данных (т.е. CCS) или голосовой канал, не имеющий собственных служебных стандартов
transparent
Выбор этого параметра для маршрутизаторов Cisco МС3810 может привести к различным результатам, в зависимости от того, какой голосовой модуль используется: цифровой или аналоговый (DVM или AVM).
Для цифрового голосового модуля (DVM): биты ABCD-сигнализации копируются или транспортируются через Т1/Е1-интерфейс “прозрачно”, т.е. без какого бы то ни было изменения или преобразования. Такой подход позволяет маршрутизатору МС3810 обрабатывать произвольные или неизвестные протоколы служебных сигналов.
Для аналогового голосового модуля (AVM): обеспечить “прозрачное" поведение невозможно из-за того, что маршрутизатор МС3810 должен преобразовать служебную информацию для чтения или записи состояния аналогового аппаратного обеспечения. Применение данного параметра с аналоговым модулем эквивалентно применению параметра cas
Команда voice class permanent tag
В режиме глобального конфигурирования команда voice class permanent создает голосовой класс для магистрального канала Cisco или магистрального канала стандарта FRF. 11 к адресуемой точке вызова. Данная команда может быть использована для магистральных каналов VoFR, VoATM и VoHDLC. В табл. 7.42 описаны параметры команды.
I Таблица 7.42. Параметры команды voice-class permanent1
ПараметрОписание
tagУказывает уникальный номер маркера (тэга), назначенный постоянному голо
совому классу. Диапазон допустимых значений: 1-10000. Номер тэга должен быть уникальным для данного маршрутизатора
Рассматриваемая команда также может быть использована в режиме конфигурирования адресуемой точки вызова. Команда voice-class permanent tag для точки вызова связывает с ней ранее сконфигурированный голосовой класс для магистрального канала Cisco или FRF. 11 В табл. 7.43 описаны параметры команды для адресуемой точки вызова.
Таблица 7.43. Параметры команды voice-class permanent для точки вызова 1
ПараметрОписание
tagУказывает уникальный номер маркера (тэга), назначенный постоянному голо
совому классу. Диапазон допустимых значений: 1-10000. Номер тэга должен соответствовать номеру, заданному командой глобального конфигурирования voice class permanent
Внимание!
В режиме глобального конфигурирования команда voice class permanent вводится без дефиса, а в режиме конфигурирования адресуемой точки вызова — с дефисом: voice-class permanent.
В примере 7.29 показано конфигурирование голосового класса, сначала в режиме глобального конфигурирования, затем приведено конфигурирование параметров для класса и сопоставления голосового класса с точкой вызова.
! Пример 7.29. Указание голосового класса■
router(config)#voice class permanent 10
router(config-class)#signal pattern idle transmit 110
router(config-class)#exit
router (config)#dial-peer voice 100 vofr
router(config-dial-peer)#voice-class permanent 10
Команда signal pattern {idle | oos} {transmit | receive} word
Команда signal pattern конфигурирует битовый шаблон ABCD для магистральных каналов Cisco и FRF. 11. Перед тем как приступить к конфигурированию шаблона служебных сигналов, необходимо создать голосовой класс для магистральных каналов Cisco или FRF. 11, с помощью команды voice class permanent в режиме глобального
конфигурирования. Затем голосовой класс должен быть сопоставлен с адресуемой точкой вызова.
Данную команду необходимо ввести дважды. Первый раз, когда указывается шаблон служебных сигналов для неактивного состояния канала при передаче, а второй раз — для указания шаблона сигналов неактивного состояния канала при приеме.
Неактивное состояние при вызове обычно базируется на обоих шаблонах: передача и прием в соответствии со служебными пакетами. Если сконфигурировано только одно направление (передача или прием), то состояние паузы будет определяться на основе только одного указанного направления. Шаблон передачи в периоды, не предназначенные для обслуживания пользователей (OOS, out-of-service — нерабочее состояние канала), совпадает с состоянием сигналов АТС (и передается в сеть). Такой подход используется совместно с параметрами suppress-voice timing либо suppress-all.
Шаблон приема OOS представляет собой шаблон, пересылаемый к АТС, когда истекает лимит времени неактивного состояния, в течение которого пакеты служебных сигналов не принимаются из сети. OOS-шаблон приема не используется для шаблонов, которые не соответствуют служебным пакетам, полученным из сети. Принимаемые пакеты непосредственно указывают состояние механизма OOS путем установки в пакете бита индикации A1S (сигнала тревожной индикации).
Для того чтобы мини-АТС освободила канал в случае нарушения сетевого соединения, необходимо установить OOS-шаблон приема таким образом, чтобы он соответствовал состоянию “занято”, а затем установить значение интервала ожидания служебных сигналов oos-синхронизации. Если истекает время, соответствующее значению интервала, а сигнальные пакеты из сети не поступили, то маршрутизатор посылает мини-АТС OOS-шаблон приема.
Сигнал о том, что линия занята, используется, только если у мини-АТС отсутствует шаблон, специально предназначенный для индикации нерабочего состояния (oos). В табл. 7.44 описаны параметры рассматриваемой команды.
Таблица 7.44. Параметры команды signal pattern
Параметр
Описание
idle receive
Параметр указывает на то, что шаблон сигнала применяется к неактивному состоянию вызова для управляющих битов. Направление передачи данных — из сети к мини-АТС
idle transmit
Указывает на то, что шаблон сигнала применяется к неактивному состоянию вызова для управляющих битов. Направление передачи данных— от миниАТС к сети
oos receive
Указывает на то, что шаблон служебного сигнала применяется для неактивного (или нерабочего) состояния вызова для получаемых управляющих битов
oos transmit
Указывает на то, что шаблон служебного сигнала применяется для неактивного (или нерабочего) состояния вызова для передаваемых управляющих битов
word
Битовый шаблон стандарта ABCD. Допустимые значения: от 0000 до1111
В примере 7.30 показано, как настраивать битовый шаблон служебных сигналов для неактивного состояния канала при приеме и передаче.
I Пример 7.30. Конфигурация битового шаблона служебных сигналов для ■ неактивного состояния
router(config)#voice class permanent 10
router(config-class)#signal keepalive 3
router(config-class)#signal pattern idle receive 0101
router(config-class)#signal pattern idle transmit 0101
router(config-class)#exit
router(config)#dial-peer voice 100 vofr ’
router(config-dial-peer)#voice-class permanent 10
В примере 7.31 показано, как настраивать битовый шаблон сигналов для отказов приема и передачи.
Пример 7.31. Битовый шаблон для отказов приема и передачи
router(config)#voice class permanent 10
router(config-class)#signal keepalive 3
router(config-class)#signal pattern oos receive 0001
router(config-class)#signal pattern oos transmit 0001
router(config-class)#exit
router(config)#dial-peer voice 100 vofr
router(config-dial-peer)#voice-class permanent 10
В табл. 7.45 перечислены дополнительные команды для настройки голосового класса.
; Таблица 7.45. Команды для указания служебных сигналов для настройки : голосового класса
Параметр
Описание
signal keepalive
Задает интервалы времени для тестовых служебных пакетов магистрального канала Cisco или FRF.11
signal timing idle suppress-voice
Задает интервал времени для сигнала в неактивном состоянии канала
signal timing oos
Задает интервал времени для сигнала при неисправностях канала
signal-type
Устанавливает тип служебных сигналов, используемых при подключении к адресуемой точке вызова
voice class permanent (в режиме глобального конфигурирования)
Создает голосовой класс для магистрального канала Cisco или FRF.11
Команда voice-card s/ot
Команда voice-card используется для настройки голосовой карты и переводит командный интерфейс операционной системы в режим конфигурирования голосовой платы. В табл. 7.46 приведены параметры команды voice-card.
(Таблица 7.46. Параметры команды voice-card
Параметр Значение
slotДля платформ 2600 и 3600 значение от 0 до 6, указывающее физический
разъем шасси, в котором расположена голосовая плата
Для концентраторов МС3810 с установленными одним или двумя модулями НСМ — только одно значение — 0, которое воздействует на параметры всего устройства
В примере 7.32 показано, как войти в режим конфигурирования голосовой карты для платы в разъеме 1 маршрутизатора Cisco 2600 или 3600.
^Пример 7.32. Режим конфигурирования голосовой карты маршрутизаторов серий 2600/3600
router(config)#voice-card 1
router(config-voicecard)#
В устройстве MC3810 возможно только одно значение, и команда воздействует на параметры всего устройства. В примере 7.33 показано, как войти в режим конфигурирования голосовой карты для концентратора Cisco МС3810.
| Пример 7.33. Режим конфигурирования голосовой карты концентратора МС3810:
router(config)#voice-card 0
router(config-voicecard)#
Команда codec complexity {high|medium}
Команда codec complexity может быть введена только в режиме конфигурирования голосовой карты. На платформах Cisco 2600 и 3600 номер разъема соответствует физическому разъему в шасси. На Cisco МС38Ю разъем всегда имеет номер 0, и все изменения, сделанные в режиме конфигурирования карты, применяются ко всему устройству. Для концентраторов МС38Ю данная команда доступна только в том случае, когда в шасси установлен один или более модулей НСМ.
Команда codec complexity используется для обеспечения согласования между ре- сурсоемкостью процесса пакетирования устройства DSP и поддерживаемыми кодеками. Понятие сложности кодека относится к объему обработки, требуемому при сжатии голосовых данных. Сложность кодека влияет на плотность вызовов, т.е. на количество вызовов, которые могут одновременно обрабатываться цифровыми сигнальными процессорами (DSP). Чем сложнее кодек, тем меньше вызовов может обрабатываться одновременно.
Более высокая сложность кодека выбирается в том случае, когда требуется поддерживать некоторый конкретный кодек или их комбинацию.
Меньшее значение сложности кодека выбирается в том случае, когда требуется поддерживать максимально возможное число голосовых каналов, при условии, что низкая сложность совместима с используемыми кодеками.
Для изменения сложности кодека все голосовые DSP-каналы должны быть неактивны, а карта не должна использоваться.
В табл. 7.47 описаны параметры команды codec complexity.
: Таблица 7.47. Параметры команды codec complexity
Параметр
Описание
high
При пакетировании высокой сложности каждый процессор DSP поддерживает два голосовых канала, использующие любой из следующих форматов коидро- вания: G.711ulaw, G.711alaw, G.723.1 (r5.3), G.723.1, дополнение А (г5.3), G.723.1 (гб.З), G.723.1, дополнение А (гб.З), G.726 (r16), G.726 (r24), G.726 (г32), G.729, G.729, дополнение Б, G.728 и доставка факсов
medium
При средней сложности пакетирования каждый процессор DSP поддерживает четыре голосовых канала, закодированных в форматах:
G.711alaw, G.711ulaw, G.726 (r16), G.726 (r24), G.726 (r32), G.729, дополнение A, G.729, дополнение Б, дополнение А и доставка факсов
Внимание!
На маршрутизаторах Cisco МС3810 команда codec complexity действует только при установленных модулях НСМ; при этом в командном режиме должна быть указана голосовая карта 0. Если установлены два модуля НСМ, то команда codec complexity конфигурирует оба модуля одновременно.
В примере 7.34 для маршрутизатора Cisco МС3810, содержащего один или более модулей НСМ, устанавливается высокая сложность кодека.
Пример 7.34. Настройка кодека маршрутизатора МС3810
router(config)#voice-card 0
router(config-voicecard)#codec complexity high
В примере 7.35 для маршрутизатора Cisco 2600 или 3600 устанавливается высокая сложность кодека на голосовой карте I.
Пример 7.35. Настройка кодека маршрутизаторов серий 2600/3600
router(config)#voice-card 1
router(config-voicecard)#codec complexity high
Пример конфигурирования адресуемой точки вызова для сети VoIP
Голосовые точки вызова, показанные на рис. 7.13, представляют собой пример использования технологии VoIP. На рисунке показана базовая конфигурация, которая обсуждается ниже.
В примере 7.36 приведена конфигурация для маршрутизатора Cisco 2600 или 3600. При вводе команды dial-peer voice 2 voip маршрутизатор 2 идентифицируется (на маршрутизаторе I) как точка 2, которая является адресуемой точкой вызова сети VoIP. Команда destination-pattern +1214444.... сообшает маршрутизатору 1 телефонный но-
мер вызываемого устройства. Команда session target ipv:10.18.0.1 задает IP-адрес маршрутизатора 2.
Адресуемая точкаАдресуемая точкаАдресуемая точкаАдресуемая точкаРис. 7.13. Пример адресуемой точки вызова в сети VoIPРис. 7.13. Пример адресуемой точки вызова в сети VoIP
Адресуемая точка
Адресуемая точка
Адресуемая точка
Адресуемая точка
Рис. 7.13. Пример адресуемой точки вызова в сети VoIP
Рис. 7.13. Пример адресуемой точки вызова в сети VoIP
■ Пример 7.36. Пример VoIP-конфигурации для маршрутизатора 1
Routeri(config)#dial-peer voice 2 voip
Routeri(config-dial-peer)#destination-pattern 7777
Routeri(config-dial-peer)#session target ipv4:10.18.0.1
Внимание!
Как было показано в таблице параметров команды destination-pattern (табл. 7.36), символы “....”, заменяющие последние четыре цифры телефонного номера, являются маской для подстановки символов, которые соответствуют любой цифре от 0 до 9. Символ “." обычно используется в режиме конфигурирования адресуемой точки вызова VoIP и означает, что когда с маршрутизатора 10.18.0.2, например, вызывается любой телефонный номер, который начинается с цифр “+1214444” и содержит еще некоторое количество цифр после них, то он будет соединен в результате с маршрутизатором 10.18.0.1 и данный маршрутизатор обслужит все вызовы, которые начинаются с указанной последовательности.
Пример конфигурирования адресуемой точки вызова
На рис. 7.14 показано, что адресуемые точки вызова 3 и 4 должны быть сконфигурированы на маршрутизаторе 2 для осуществления сквозного сетевого вызова. Для примера используются маршрутизаторы 2600-й и 3600-й серий.
Рис. 714. Пример адресуемой точки вызова
На рис. 7.14 изображена соответствующая конфигурация сети для точек вызова.
Пример 7.37. Конфигурирование адресуемой точки вызова для VoIP
Routeri(config)#dial-peer voice 1 pots
Routeri(config-dial-peer)#destination pattern 4000 port 1/0/0
Routeri(config-dial-peer)#dial-peer voice 2 voip
Routeri(config-dial-peer)#destination-pattern 7777
Routeri(config-dial-peer)#session target ipv4:10.18.0.1
Router2(config)#dial-peer voice 4 pots
Router2(config-dial-peer)#destination pattern 7777 port 1/0/1
Router2(config-dial-peer)#dial-peer voice 3 voip
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 4000
Router2(config-dial-peer)session target ipv4:10.18.0.2
Проверка конфигурации адресуемой точки вызова
Чтобы проверить работоспособность голосового соединения, можно выполнив два следующих действия.
Поднять трубку телефона, подключенного к настроенному порту, и проверить наличие сигнала в линии (зуммера).
Попытаться позвонить с локального телефона на сконфигурированную точку вызова и убедиться, что звонок доходит до пункта назначения.
В следующих разделах описаны команды, которые применяются для проверки конфигурации адресуемых точек вызова.
Команда show dial-peer voice
Протестировать конфигурацию адресуемой точки вызова можно с помощью команды show dial-peer voice, которая проверяет корректность настроечных команд. Данную команду можно использовать для отображения либо определенной адресуемой точки вызова, либо всех сконфигурированных точек.
Выводимая такой командой информация для точки вызова телефонной сети должна быть такой же, как в примере 7.38. Для адресуемых точек вызова сетей VoFR, VoATM или VoIP информация должна быть похожа на приведенную в примере.
Пример 7.38. Выводимая командой show dial-peer voice информация для i ; адресуемой точки вызова телефонной сетиI
Routerl#show dial-peer voice
VoiceEncapPeerl tag = 1, destination-pattern = '4000', answer-address = '', group = 1, Admin state is up, Operation state is up type = pots, prefix = '', session-target = '', voice-port - 1/0/0 Connect Time = 46214, Charged Units = 0
Successful Calls - 50, Failed Calls = 0 Accepted Calls = 65, Refused Calls = 0 Last Disconnect Cause is "10 " Last Disconnect Text is "normal call clearing." Last Setup Time - 34485570 VoiceOverlpPeer2 tag = 2, destination-pattern = '7777', answer-address = '', group = 2, Admin state is up, Operation state is up type = voip, session-target = 'ipv4:10.18.0.1', ip precedence: 0 UDP checksum - disabled session-protocol = cisco, req-qos = best-effort, acc-qos = best-effort, fax-rate = voice, codec = g729r8, Expect factor = 10, Icpif = 30, VAD = enabled, Poor QOV Trap = disabled Connect Time = 44739, Charged Units = 0 Successful Calls = 35, Failed Calls = 0 Accepted Calls = 35, Refused Calls = 0 Last Disconnect Cause is "10 " Last Disconnect Text is "normal call clearing." Last Setup Time = 34461803
Конфигурирование адресуемой точки вызова
Для настройки адресуемой точки вызова на маршрутизаторе необходимо выполнить следующие действия.
Этап 1. Войти в режим конфигурирования адресуемой точки вызова и указать точку телефонной сети, которую необходимо сконфигурировать.
Этап 2. Задать шаблон пункта назначения адресуемой точки вызова телефонной сети.
Этап 3. Указать голосовой порт, к которому подключена точка вызова телефонной сети.
Этап 4. Выйти из режима конфигурирования адресуемой точки вызова.
Этап 5. Повторить приведенную выше последовательность действий для всех точек вызова телефонной сети.
Этап 6. Войти в режим конфигурирования адресуемой точки вызова и указать настраиваемую точку сети VoFR, VoATM или VoIP.
Этап 7. Задать шаблон точки назначения сети VoFR, VoATM или VoIP.
Этап 8. Указать адресата сеанса точки вызова, к которой необходимо подсоединиться.
Этап 9. Выйти из режима конфигурирования адресуемой точки вызова сети VoFR, VoATM или VoIP.
Этап 10. Повторить приведенную выше последовательность действий для всех адресуемых точек вызова сети VoFR, VoATM или VoIP.
Этап 11. Протестировать заданную конфигурацию, используя команду show dial-peer voice.
Команды для мониторинга, тестирования и устранения неисправностей
Настройку голосового порта можно проверить, выполнив действия, которые приведены ниже.
Поднять трубку присоединенного телефонного устройства и проверить наличие зуммера.
Если в линии есть сигнал, то проверить работоспособность детектора DTMF, сигналов голосового диапазона и распознавание сигналов кнопочного набора. Если при наборе цифры сигнал зуммера пропадает, то это означает, что голосовой порт, вероятнее всего, настроен правильно.
Используя команду show dial-peer voice, проверить корректность конфигурации. На рис. 7.39 приведена выводимая данной командой информация для маршрутизатора 2600-й или 3600-й серии. В случае корректной настройки информация должна быть подобна приведенной в примере 7.39.
Пример 7.39. Использование команды show dial-peer voice для проверки ! конфигурации'I
Router3#show voice port
Foreign Exchange Station 1/0/0 Slot is 1, Sub-unit is 0, Port is 0
Type of VoicePort is FXS
Operation State is DORMANT
Administrative State is UP
No Interface Down Failure
<Информация опущена>
Analog Info Follows:
Region Tone is set for northamerica
Currently processing Voice
Maintenance Mode Set to None (not in mtc mode)
Number of signaling protocol errors are 0
Impedance is set to 600r Ohm
Voice card specific Info Follows:
Signal Type is loopStart
Ring Frequency is 25 Hz
Hook Status is On Hook
■(Информация опущена>
Если при попытке вызова возникают проблемы и есть подозрение, что неполадки связаны с настройкой голосового порта, то можно попробовать решить проблему, выполнив последовательно следующие действия.
Проверить доступность соответствующего IP-адреса с помощью команды ping, чтобы убедиться в наличии связи. Если программа неудовлетворительно обработала адрес, то проверить сетевые настройки, используя команду show running-config.
Используя команду show voice port убедиться, что порт включен. Если порт выключен, ввести команду no shutdown.
Если Е&М-интерфейсы уже настроены, убедиться, что значения, относящиеся к определенной мини-АТС, корректны. Отдельно необходимо проверить, какая линия сконфигурирована, 2- или 4-проводная, какой стандарт используется: прерывистые сигналы, немедленный старт или старт с задержкой и тип интерфейса Е&М.
Проверить, корректно ли установлена плата VIC.
Внимание!
При настройке аналогового Е&М-интерфейса следует уделить особое внимание подключению контактов и временным параметрам мини-АТС, к которой производится подключение. Стандартные установки аналоговых интерфейсов FXS и FXO работают правильно в большинстве случаев.
Команды группы show
Команды группы show командной строки маршрутизатора используются в качестве средства проверки настроек и устранения неисправностей. В табл. 7.48 описаны некоторые show-команды, которые помогут при конфигурировании устройств, обсуждаемых ниже в этой главе.
’Таблица 7.48. Команды группы show
Команда
Описание
show voice port
show voice port x/y
Детально показывает все настройки голосового порта Детально показывает одну выбранную настройку голосового порта
show voice port summary
show voice call output modifiers
Кратко представляет все настройки голосового порта
Показывает состояние всех или одного вызова голосового порта. Параметр “модификаторы вывода" (output modifiers) может иметь следующий вид:
1-1 — номер разъема голосового интерфейса;
summary — отчет по всем голосовым вызовам
В примере 7.40 показан вывод команды show voice call.
I Пример 7.40. Применение команды show voice call
Router#show voice call 1/1
DSO#1(orig):
src_ds0=l/l, dst_ds0=l/2, state=ST_ACTIVE
CODEC=G729AR8, dst_id=522, is_voice_ready=l
connect_type=local, DSP-PGM-Port={(-1,-1), 23, (1,1)}
talk_duration=277, seize-talk-at(136682, 136955).
LFXS= connected, GPD= connected
lss_voice = PASS, cps_yoice = PASS, digit = PASS
00:22:52: no DSP assigned to this call, can't show levels
В табл. 7.49 приведен список всех доступных команд show voice.
I Таблица 7.49. Команды show voice
Команда
Описание
show voice busyout
Показывает все сконфигурированные голосовые порты как перманентно зарезервированные
show voice dsp
show dial-peer voice {fag}
Показывает состояние всех устройств DSP Показывает информацию определенной адресуемой точки вызова
В примере 7.41 продемонстрирован отчет по адресуемой точке вызова.
i Пример 7.41. Использование команды show dial-peer voice summary - -tj
rtr2dflt#show dial-peer voice summary
TAG TYPE ADMIN OPER PREFIX DEST-PATTERN
FWD PREF SESS-TARGET PORT
6 potsup up..33
1/6
3 potsup up3..3 3
1/3
1 potsup up201 0 0
1/1
2 potsup up202 0 0
1/2
12 vofrup up1..0 0
SerialO 122
23 vofrup up3..0 0
Seriall 123
Среди других полезных команд отметим специфические команды show для линий Т1 и Е1. Функции, предоставляемые данными командами, позволяют проверить состояние контроллеров. В табл. 7.50 описаны команды show, связанные с контроллерами.
j Таблица 7.50. Команды show для линий Т1/Е1
Команда
Описание
show controllers t1|e1 0 или 1 show interface seriall :x
Показывает текущее состояние контроллера
Показывает текущее состояние контроллера линии Т1|Е1, 1 общего или D-канала
show interface serial0:y
Показывает текущее состояние контроллера Т1|Е1, последовательного интерфейса 0, открытого командой группы каналов
show frame-relay pvc
Представляет состояние активных постоянных виртуальных каналов (PVC)
Может понадобиться проверить состояние ISDN-связи для поддержки голосовых служб. В табл. 7.51 перечислены команды, специфичные для ISDN.
Таблица 7.51. Команды show для линий ISDN
Команда
Описание
show isdn active show isdn history show isdn memory show isdn nfas
Показывает активные ISDN-вызовы
Показывает журнал ISDN-вызовов
Показывает информацию ISDN-памяти
Отображает информацию независимых служебных сигналов (NFAS) линии ISDN для устройства AS5300
show isdn service show isdn status show isdn timers
Показывает информацию о службах ISDN
Показывает состояние линии ISDN
Показывает значение таймеров ISDN
Команды группы debug
Наиболее мощные инструменты для устранения неисправностей предоставляются набором команд debug. Команды debug используются в командной строке маршрутизатора и обеспечивают обратную связь с регистрирующими средствами, такими как консоль. Несмотря на то что такие команды являются чрезвычайно эффективными, они могут существенно снизить производительность маршрутизатора, поэтому применять их следует с большой осторожностью8. В табл. 7.52 приведен список некоторых полезных команд отладки для работы с голосом.
[таблица 7.52. Полезные команды группы debug .
Команда
Описание
debug voice all
Отслеживает все вызовы в процессе или определенный вызов, если выбран конкретный голосовой порт
debug voice ср
Включает автоматическое отслеживание обработки голосовых вызовов для всех соединений в процессе или для определенного вызова, если выбран конкретный голосовой порт
debug voice eecm
Включает сквозную отладку диспетчера вызовов (CallManager) для всех соединений в процессе или для определенного вызова, если выбран конкретный голосовой порт
debug voice protocol
Включает автоматическое отслеживание состояния протокола линии для всех ATM-вызовов в процессе или для определенного вызова, если выбран конкретный голосовой порт
debug voice signaling
Включает отладку интерфейса голосовой сигнализации для всех ATM-вызовов в процессе или для определенного вызова, если выбран конкретный голосовой порт
debug dsx1
Отслеживает контроллеры линий Т1/Е1
debug interface
Включает режим отладки интерфейса
debug isdn events
Отображает события в ISDN-линии
debug isdn q921
Отображает журнал пакетов 0921 ISDN
debug isdn q931
Отображает журнал пакетов 0931 ISDN
8 В операционной системе Cisco IOS не реализован механизм преемптивных (приоритетных) прерываний, поэтому команды группы debug могут значительно загрузить центральный процессор и даже привести к “зависанию"устройства. — Прим. ред.
Команды test
В версию 12.07ХК операционной системы Cisco IOS было добавлено несколько команд test. В табл. 7.53 описаны синтаксис таких команд и их использование.
Таблица 7.53. Команды test■. ’
Команда
Описание
test voice port
detector {option}
Переключает детектор в специфическое состояние для тестирования. Для каждого типа служебных сигналов (Е&М, FXO, FXS) отображаются только соответствующие ключевые слова. Параметры команды: {m-lead | battery-reversal | ring | tip-ground | ring-ground | ring-trip} (on | off | disable}
test voice port inject-tone {option}
Посылает тестовый сигнал в голосовой порт. Порт при этом должен обрабатывать текущий вызов. После окончания тестирования для прекращения подачи тестового сигнала необходимо ввести команду disable Параметры команды: {local | network} {1000hz | 2000hz | 200hz | 3000hz | 300hz | 3200hz | 3400hz | 500hz | quiet | disable}
test voice port loopback {option}
Тестирование возвратной петли (loopback) на голосовом порте. Порт при этом должен обрабатывать текущий вызов. После тестирования необходимо ввести команду отключения для прекращения действия обратной петли. Параметры команды: {local | network | disable}
test voice portrelay {option}
Тестирует функции, связанные с ретрансляцией на голосовом порте.
Проверяемые параметры: {e-lead | loop | ring-ground | batteryreversal | power-denial | ring | tip-ground} {on | off | disable}
test voice port switch {option}
Переключает голосовой порт в режим передачи факсимильных или голосовых данных для проверки. Если факсимильные данные не обнаружены голосовым портом, порт остается в факсимильном режиме 30 секунд, затем автоматически переключается в голосовой режим. После ввода команды test voice port switch fax можно использовать команду show voice call или show voice call summary для проверки работоспособности порта в факс-режиме. Параметры: {fax | disable}
Команды, перечисленные в табл. 7.53, введены в версии Cisco IOS 12.0(7)ХК. Они расширяют возможности анализа и устранения неисправностей голосовых портов маршрутизаторов Cisco 2600-й и 3600-й серий, а также концентраторов серии МС3810.
Команды тестирования голосовых портов позволяют вводить порты в специфические состояния для проверки их работоспособности. Для получения дополнительной информации следует обратиться к документу Voice Port Testing Enhancements in Cisco 2600 and 3600 Series Routers and MC3810 Series Concentrators.
Резюме
В настоящей главе были изложены основы конфигурирования голосовых служб на маршрутизаторах Cisco. Было показано, как устанавливаются ветви вызова и как производится настройка голосовых портов и адресуемых точек вызова. Голосовые порты, так же как и интерфейсы FXS и Е&М, подсоединяются к телефонным устройствам или к службам обычной телефонной сети (POTS), а адресуемые точки вызова образуют логические сетевые соединения для обеспечения служб ветвей вызова. В данной главе обсуждались также многие команды, используемые для поддержки служб ветвей
вызова, и приведены примеры конкретных конфигураций. В настоящей главе были изложены основы установки голосовых служб, а в последующих главах рассмотренные функции обсуждаются более подробно.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Какой стандарт голосового порта позволяет осуществить подсоединение к стандартному интерфейсу мини-АТС или к открытий коммутируемой телефонной сети?
Что представляет собой ветвь вызова?
Какая команда установки глобальной конфигурации позволяет задать свойства порта FXS?
Какой европейский стандарт кодека используется для импульсно-кодовой модуляции стандарта ITU-T?
Верно ли утверждение: передача голосовых данных аналогична передаче обычных данных, а задержка доставки пакетов ощутимо не влияет на нее?
Как следует сконфигурировать маршрутизатор, чтобы расширить набранные цифры 55512 и передать цифру 1 и код области 859?
Что следует сделать в первую очередь при проверке работоспособности голосового порта?
Какое мощное средство устранения неисправностей может серьезно снизить эффективность работы маршрутизатора?
В этой главе...
Описываются функции технологии VoFR, включая сигналы установления соединения, адресацию, маршрутизацию и характеристики задержек.
Объясняются характеристики маршрутизаторов Cisco, поддерживающих технологии VoFR.
Описывается процесс конфигурирования голосовых портов Frame Relay, адресуемых точек вызова и службы QoS с целью успешного осуществления голосового вызова VoFR.
Описывается выбор оптимального решения на основе рекомендаций Cisco для заданного требуемого качества обслуживания для сетей VoFR.
ГлаваГлава88
Глава
Глава
8
8
Конфигурирование маршрутизаторов Cisco для сети VoFR
р Данная глава представляет собой введение в технологию передачи голоса по протоколу Frame Relay. В главе дан краткий обзор принципа действия сети Frame Relay и описаны соответствующее аппаратное обеспечение, соединения кабельных интерфейсов и характеристики программных средств. В главе также представлены основные .принципы конфигурирования, наиболее важные команды и приведены примеры « конфигурирования сети VoFR.
В настоящей главе обсуждаются следующие темы.
Основы технологии VoFR.
Начальные стадии реализации VoFR средствами Cisco.
Использование технологий качества обслуживания (QoS) для сетей VoFR.
|• Использование конфигурационных команд VoFR.
[Основы технологии VoFR
Frame Relay представляет собой сетевую технологию, которая позволяет соединять многочисленные логические пути с помощью одной физической линии в виртуальную сеть со множеством резервных соединений. Данная технология предоставляет высокоэффективный способ совместного использования полосы пропускания сети. |$олее эффективное использование пропускной способности сети достигается за счет увеличения числа подписчиков (или пользователей), которое становится возможным благодаря мгновенному динамическому распределению полосы пропускания.
Технология Frame Relay заменяет сети Х.25 и более старые общедоступные сетевые системы. Данная технология является в высшей степени удобным средством как для общедоступных, так и для частных реализаций сетевых систем благодаря своей конфигурационной гибкости, высокоскоростным интерфейсам, а также способности интегрировать традиционные системы сетевой архитектуры (Systems Network Architecture —
SNA) и пакетные данные, пульсирующую передачу данных в локальных сетях, Internet- соединения, голосовые и видеокоммуникации.
Решения на базе технологии временного разделения каналов (TDM) резервируют фиксированный временной промежуток для устройства, независимо от того, готово оно послать что-либо или нет. В противоположность такому подходу технология Frame Relay статистически мультиплексирует поток данных через один физический канал, распределяя таким образом неиспользуемую полосу пропускания “по запросу” или по мере необходимости.
Чтобы настроить конфигурацию Frame Relay для работы с голосовыми данными, необходимо указать последовательный интерфейс, который предполагается использовать для транспортировки голоса в среде сетевых служб в форме передаваемых пакетов данных Frame Relay. Кроме того, в директиве адресуемой точки вызова требуется указать идентификатор подключения канального уровня (data link connection identifier — DLCI), связанный с логическим каналом, который планируется использовать для транспортировки потока голосовых данных к адресуемой точке вызова, процесс конфигурирования которых описан в главе 7 “Конфигурирование голосовых портов и адресуемых точек вызова”. Возможно, что вам также потребуется указать идентификатор канала для данных и управления вызовом, в зависимости от того, конфигурируются ли службы VoFR для использования стандарта FRF.11. Данная тема более подробно раскрывается в разделе “Команды конфигурирования технологий Frame Relay”. Необходимо также настроить параметры службы QoS таким образом, чтобы обеспечить соответствующее качество голоса.
Каналы PVC, SVC и идентификаторы DLCI
В контексте технологий Frame Relay часто упоминаются такие аббревиатуры и термины, как постоянные виртуальные каналы (permanent virtual circuit— PVC), коммутируемые виртуальные каналы (switched virtual circuit— SVC) и идентификаторы подключения канального уровня (data link connection identifier— DLCI). Канал PVC представляет собой постоянное соединение между двумя оконечными точками в среде Frame Relay. Канал SVC представляет собой соединение двух оконечных точек в среде Frame Relay, которое устанавливается и ликвидируется по мере необходимости. Концепция, лежащая в основе соединений SVC, заключается в следующем: полоса пропускания не предоставляется в то время, когда она не нужна, и, следовательно, провайдер взимает плату по более низким расценкам. Применение каналов SVC пока еще не является обычной практикой, но однажды может ею стать. Что же такое идентификатор DLCI? DLCI — это просто локальный идентификатор, по которому опознается канал PVC или SVC. Приведенные выше термины часто употребляются как взаимозаменяющие, однако ссылка на номер канала PVC технически некорректна. Идентификатор DLCI является номером PVC и имеет исключительно локальное предназначение.
Установление вызова технологии VoFR
Когда пользователь снимает трубку телефонного аппарата, подсоединенного к маршрутизатору Cisco с поддержкой передачи голоса, и набирает номер, происходит следующее.
Посылается сигнал “трубка поднята” (off-hook). Данный сигнал посылается с аппаратного интерфейса телефона на центральный процессор (CPU), распределяющий ресурсы.
Далее происходит набор цифр номера. (Устройство DSP распознает набираемые цифры; а преобразователь набора (dial mapper) преобразует номера, основываясь на настройках адресуемых точек вызова.)
Происходит поиск маршрута. (Диспетчер сквозных вызовов (end-to-end call manager — ЕЕСМ) находит маршрут, высылает запрос на соединение и завершает его по окончании разговора.)
Цифровой обработчик сигналов (digital signal processor — DSP) принимает вызов. Вызов перенаправляется процессору DSP.
Затем в технологии Frame Relay выполняются четыре отдельных действия (рис. 8.1), которые описаны ниже.
Набранные цифры переводятся в формат идентификатора канала РУС.
Происходит отправка фрейма установления соединения.
Принимается фрейм подтверждения (т.е. сообщения типа “вызов принят”, “вызов отвергнут” или “перегрузка канала”).
Раздается телефонный звонок (предполагается, что возвращен фрейм принятия
вызова).
(1)Набранные цифрыпереданы в канал PVC
(4)Раздаетсятелефонный звонок(4)Раздаетсятелефонный звонокСетьFrame Relay
(4)Раздаетсятелефонный звонок
(4)Раздаетсятелефонный звонок
Установка и управлениевызовом вдоль
Фрейм установки вызова отправленФрейм установки вызова отправлен(3)Фреймподтверждения(3)Фреймподтверждения.всего канала PVC
Фрейм установки вызова отправлен
Фрейм установки вызова отправлен
(3)Фреймподтверждения
(3)Фреймподтверждения
Рис. 8.1. Установление вызова в сети VoFR
Адресация и маршрутизация в сети VoFR
Основным компонентом адресации в сети Frame Relay является идентификатор подключения канального уровня (DLC1), значение которого обычно находится в пределах от 16 до 1007. Идентификатор DLCI имеет только локальное значение, что означает, что один и тот же номер DLCI может многократно использоваться на разных участках сети провайдера услуг. Связывание (mapping) телефонных номеров (адресов стандарта Е.164 1TU-T) происходит посредством статических таблиц, а набранные цифры связываются с определенным каналом РУС конкретного интерфейса, но не подынтерфейса. Более подробная информация о конфигурировании адресуемых точек вызова приведена в главе 7 “Конфигурирование голосовых портов и адресуемых точек вызова”.
Нумерация DLCI
DLCI-адресация позволяет сэкономить значительное количество времени при отладке сети. Некоторые провайдеры служб разрешают клиенту назначать номера DLCI в сети провайдера, при условии, что такой же идентификатор не используется на коммутаторе, который подсоединен к узлу клиента. Один из авторов этой книги работал систем-
ным инженером у провайдера, который поступал именно так. Использовались идентификаторы DLCI, которые отражали адреса IP- и IPX-сети каждого участка, что позволяло немедленно определять участок с возникшей неисправностью. Все адреса “синхронизировались" таким образом, что последние три цифры были одинаковыми. Подобная модель, вероятно, работает наилучшим образом в случае, когда используется частная IP-адресация (см. RFC 1918). Если же провайдер позволяет запрашивать у него идентификатор DLCI, то следует этим воспользоваться.
Маршрутизация VoFR зависит от конфигурации сети Frame Relay. Оконечные точки каналов PVC определяются клиентом, однако внутренняя конфигурация сети Frame Relay в целом определяется провайдером служб. Сеть провайдера или его ценовая политика может ограничить для клиента выбор вариантов проектирования сети. Если предположить, что соблюдаются основные принципы выбора размеров, то существует возможность осу- шествлять большое количество вызовов и данных по одному каналу PVC.
Различные варианты проектирования сети
Frame Relay
По сравнению с другими способами передачи голосовых данных технология Frame Relay является наиболее экономичной. Однако при проектировании сети Frame Relay следует помнить о некоторых ее специфических требованиях. Использование технологии VoIP поверх протокола Frame Relay также является популярным решением, однако выбор способа проектирования голосовой сети должен включать также рассмотрение сетевого и канального уровней. Обе приведенные выше темы будут рассмотрены в текущем разделе.
Технология VoFR заслуживает рассмотрения в качестве варианта проектирования по следующим причинам.
Сеть Frame Relay является широко распространенным и недорогим решением во многих странах мира.
Клиентское оборудование (customer premise equipment — CPE) для сети Frame Relay в настоящее время поддерживает передачу голоса.
За последнее время было реализовано множество корпоративных сетей доступа в рамках рассматриваемых технологий, результатом чего явилось:
значительное снижение затрат на доставку;
широкое распространение использования фрагментации, служебных сигналов и методов сжатия.
Для эффективной поддержки голоса предоставляются следующие стандарты Frame Relay:
фрагментация фреймов FRF. 12;
голосовые служебные сигналы стандарта FRF. 11 доставляются во фреймах Frame Relay.
Кодек CS-ACELP (G.729) становится стандартом де-факто при сжатии голоса в сети Frame Relay.
Как спецификация протокола, технология Frame Relay используется исключительно в качестве транспортного механизма. Однако многие производители реализовали фирмен-
ные решения технологии VoFR, в результате чего рынок сетей VoFR стал независимым от продуктов, основанных на стандартах, которые предоставляет корпорация Cisco.
Полностью замкнутый контур каналов PVC для голоса и обычных данных минимизирует число сетевых транзитных переходов и максимизирует возможность реализации различного качества обслуживания. Такая модель проектирования сети уменьшает задержку и улучшает качество голоса, однако данный вариант проектирования обычно связан с большими расходами на использование общедоступных сетей.
С целью снижения стоимости голосовой сегмент и сегмент обычных данных могут быть сконфигурированы таким образом, чтобы они использовали один и тот же канал PVC, что уменьшит количество необходимых соединений PVC. Использование звездообразной топологии часто является наиболее экономичной реализацией сети Frame Relay, но, как правило, приводит к максимальной задержке.
В проекте сети со звездообразной топологией коммутатор центрального участка перемаршрутизирует голосовые вызовы. Такая конструкция сети потенциально создает проблему возникновения транзитных переходов при транспортировке голоса из одного удаленного офиса в другой. Однако такой вариант сети позволяет избежать частого сжатия-декомпрессии при использовании транзитной мини-АТС.
Внимание!
При использовании для голоса и данных отдельных каналов PVC достигается наивысшее качество обслуживания в случае, если не используется управление доступом к вызову (call admission control), однако такой подход может увеличить затраты. Интеграция голоса и данных в одном канале PVC, как правило, минимизирует требуемые затраты. Возможно также принятие решения о комбинировании таких двух вариантов проектирования на основе характера потока данных и общего анализа трафика в сети.
В любой сети общая задержка состоит из двух компонентов: постоянной и переменной задержек.
Постоянная задержка
Постоянная задержка включает составляющие, которые перечислены ниже.
Задержка распространения (propagation delay).
Последовательная задержка (serialization delay).
Задержка обработки (processing delay).
Приведенные компоненты проиллюстрированы на рис. 8.2 и описываются ниже.
♦ Задержка распространения
► Задержка преобразования —
буфер к последовательному соединению
■
Задержка обработки (на каждом коммутаторе)
Рис. 8.2. Компоненты постоянной задержки
Задержка распространения
Задержка распространения — это время, которое необходимо затратить электронам на прохождение участка между двумя узлами сети. Ее величина составляет 6 микросекунд на километр. Повлиять на данный вид задержки можно только за счет отказа от использования протяженных каналов, таких, например, как спутниковые, в ситуациях, когда имеются более короткие альтернативные каналы. Задержку распространения приходится учитывать в расчетах, особенно если узлы сети находятся на больших расстояниях друг от друга.
Последовательная задержка
Последовательная задержка связана с доступной скоростью передачи битов в линию. Задержку такого вида в обшей задержке можно уменьшить, если есть желание потратить дополнительные средства на более скоростную линию. Однако при этом могут возникнуть противоречия между окупаемостью затрат и полученной в результате шириной полосы пропускания, а также между характеристиками национальных и международных каналов.
Существует и другой аспект проблемы последовательной задержки. Если голосовые данные оказываются в очереди позади больших пакетов обычных данных на низкоскоростных каналах, то можно превысить лимит задержки для линии (если линия одна). Особенность технологии QoS, называемая фрагментацией (fragmentation/ может сгладить такую проблему.
Задержка обработки
На величину данного типа задержки влияют следующие факторы.
Алгоритмические факторы, такие как выбор кодека с различными характеристиками частоты выборки/сжатия/декомпрессии.
Параметры пакетизации или количество выборок в пакете.
Решить проблемы, связанные с задержкой обработки, можно путем перехода на другой кодек, что, возможно, изменит качество голоса. Решение проблем в данной ситуации зависит от того, какую часть задержки обработки необходимо сохранить. Использование функций QoS, называемых подавлением пауз (silence suppression) или обнаружением голосовой активности (voice activity detection — VAD), может оказаться
достаточным для освобождения требуемой полосы пропускания. Увеличение полосы пропускания может в некоторой степени уменьшить задержку пакетизации.
Переменная задержка
Переменная задержка вызывается такими факторами.
Использование буферов восстановления синхронизации (de-jitter buffer).
Задержки, связанные с наличием очередей (queuing delays).
Задержки распределенной сети (WAN delays).
Перечисленные компоненты переменной задержки проиллюстрированы на рис. 8.3 и описаны ниже.
Рис. 8.3. Компоненты переменной задержки
Буферы восстановления синхронизации
Буферы восстановления синхронизации (de-jitter buffer) представляют собой буферы задержки во времени, которые на некоторое короткое время откладывают начало воспроизведения голосового потока конечному пользователю. Задумаемся о том, что произойдет, если первый пакет речевого потока будет воспроизведен конечному пользователю, в то время, как следующий пакет еще не прибыл и не был поставлен в очередь? В некоторых алгоритмах есть методы коррекции, однако после того, как их возможности исчерпаны, пользователь слышит треск или “рывки” звука. Буфер восстановления синхронизации задерживает воспроизведение первого пакета голосового потока, что увеличивает вероятность того, что после воспроизведения первого пакета прибывающие пакеты уже ожидают своей очереди.
Задержки, связанные с наличием очередей
Задержка, связанная с очередностью (queuing delay), является результатом перегрузок в сети и приводит к необходимости формирования потока данных в требуемом порядке на выходном порте. В сетях Frame Relay для преодоления задержек, связанных с наличием очереди, необходимо обеспечение приоритетов при установке очередности.
Задержки распределенной сети и/или задержки провайдера служб
Задержки распределенной сети и/или задержки провайдера служб представляют собой задержки в сети. Сеть, в которой возникает задержка, может принадлежать или не принадлежать пользователю. Требуется знать, что будет делать провайдер служб с
пакетами в условиях возникновения перегрузок сети. В открытых сетях пользователь не может повлиять на сетевые перегрузки. Более того, даже в некоторых частных сетях магистраль может оказаться вне контроля ее владельца. В некоторых случаях можно запросить у сетевого провайдера приоритет для каналов PVC, а также заключить с ним соглашения об уровне сервиса (service-level agreements — SLA) относительно максимальных задержек.
Минимизация задержки и ее изменений
Протокол Frame Relay имеет ряд механизмов для минимизации задержки и ее вариаций. Для решения проблем задержки чаше всего используются фрагментация (приложение С стандарта FRF.11 для каналов PVC технологий VoFR и стандарт FRF. 12 для каналов PVC, используемых только для передачи данных), задание приоритетов и ограничение потока данных.
Ндличие длинных фреймов данных в низкоскоростных каналах Frame Relay может вызывать неприемлемые задержки для чувствительных ко времени голосовых данных. Для того чтобы свести к минимуму проблему длинных фреймов, некоторые производители задают меньшие их размеры, что уменьшает задержку и ее отклонения.
Спецификация FRF. 12 представляет собой промышленный стандарт, созданный для того, чтобы могли взаимодействовать продукты различных производителей. В стандарте FRF. 12 длинные фреймы фрагментируются и полученные фрагменты чередуются с короткими фреймами. Приложение С стандарта FRF.11, принятое форумом по Frame Relay, задает метод фрагментации фреймов при использовании сети VoFR. Спецификация FRF.12 используется только для фрагментации данных, а приложение С стандарта FRF.11 — для фрагментации данных в ситуациях, когда канал PVC используется как для голосовых, так и для обычных данных.
Указание приоритета приводит к тому, что чувствительные ко времени фреймы голосовых данных перенаправляются раньше фреймов данных. Использование различных методов задания приоритетов также помогает уменьшить задержку и ее вариации. Методы установки приоритетов и использования фреймов меньшего размера определяются производителем.
Для обеспечения высокого качества голоса на каждом канале PVC должна быть правильно установлена так называемая согласованная скорость передачи информации (committed information rate — C1R), что позволит избежать отбрасывания голосовых пакетов за счет особенностей, которые перечислены ниже.
Каждому виртуальному каналу назначается минимальный средний порог обслуживания; он является согласованной скоростью передачи. Пользователь может передавать данные с большей скоростью, но в случае переполнения в сети избыточное количество может быть отброшено.
Минимальная скорость CIR (minClR) представляет собой минимальное гарантированное качество обслуживания. Качество обслуживания может ухудшаться в периоды переполнения сети, но оно не может быть ниже minClR.
Обратное явное уведомление о перегрузке (backward explicit congestion notification — BECN), как следует из его названия, уведомляет устройство-отправитель о том, что в сети возникла перегрузка.
Предварительное явное уведомление о перегрузке (forward explicit congestion notification — FECN) уведомляет о переполнении следующее устройство в сети.
Ограничение потока в сети Frame Relay (Frame Relay traffic shaping — FRTS) представляет собой механизм, используемый для того, чтобы привести поток данных в соответствие с договоренностью с провайдером услуг и таким образом избежать потерь пакетов в среде передачи данных провайдера. Ограничение потока данных целесообразно в случае использования технологий VoFR и VoIP в сети Frame Relay и приводит к тому, что весь поток в канале PVC соответствует скорости CIR, согласованной скорости всплесков (committed burst — Вс) и избыточной скорости всплесков (excessive burst — Be).
На рис. 8.4 изображена ситуация, поясняющая необходимость использования ограничения потока данных, основные преимущества которого перечислены ниже.
Служба отслеживания входного потока данных помечает фреймы, которые не соответствуют значению SLA с DE=1, и может отбросить их.
В случае перегрузки сети помеченные фреймы отбрасываются.
В связи с потерей пакетов ухудшается качество голоса.
2
Вызов VoIP в сети Frame Relay_
3
Рис. 8.4. Причины использования ограничения потока данных
Поток данных Frame Relay, сформированный в соответствии с оговоренной провайдером скоростью, не помечается тэгами, поэтому потери пакетов не происходит. Вторичным эффектом является то, что маршрутизатор-отправитель может отреагировать на возможное переполнение динамическим изменением скорости передачи. В контракте потока (SLA) оговорено, какое количество данных провайдер службы соглашается передавать по своей сети Frame Relay с гарантией и какое количество без гарантии. Данные потока без гарантии могут быть отброшены в любой момент (например, в связи с перегрузкой сети).
В канале PVC, в котором происходит передача голосовых данных, рекомендуется ограничивать поток в соответствии со скоростью CIR, согласованной с провайдером службы. В данном случае под скоростью CIR понимается ширина полосы пропускания, требуемая для передачи вызовов VoX (где X — один из протоколов: Frame Relay, ATM или IP), плюс некоторое небольшое количество для передачи служебной информации (overhead). Такой подход к формированию потока позволяет обеспечить приемлемое качество голоса. При-
мер группы класса соответствия (map-class) Frame Relay, обеспечивающей требуемое ограничение потока данных приведен в примере 8.1.
; Пример 8.1. Конфигурирование ограничений для потока данных сети J ; Frame Relay на подынтерфейсеI
plr3#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
plr3(config)#interface serial 0/0
plr3(config-if)#encapsulation frame-relay
plr3(config-if)#frame-relay traffic-shaping
plr3(config-if)#interface serial 0/0.121 point-to-point
plr3(config-subif)#frame-relay interface-dlci 121
plr3 (config-fr-dlci)#class voice2
plr3 (config-fr-dlci)#vofr cisco
plr3 (config-fr-dlci)#exit
plr3(config-subif)#exit
plr3(config-if)#exit
plr3(config)#map-class frame-relay voice2
plr3(config-map-class)#frame-relay adaptive-shaping been
plr3#conf t
plr3(config)#map-class frame-relay voice
plr3(config-map-class)#frame-relay cir 128000
plr3(config-map-class)#frame-relay be 1280
plr3(config-map-class)#frame-relay-be 0
plr3(config-map-class)#end
plr3#
Внимание!
Команды, приведенные в примере 8.1, подробно объясняются ниже, в разделе “Команды конфигурирования технологий Frame Relay”. В качестве значений для параметров cir и Ьс используются значения, оговоренные для канала PVC, о которых речь пойдет ниже.
Введение в реализацию технологии VoFR корпорации Cisco
Особенность Cisco-реализации технологии VoFR состоит в том, что она поддерживает строго базовые функции VoFR и предлагает свои решения для сетей, созданных на оборудовании корпорации Cisco. Первая особенность важна потому, что позволяет пользователю включить оборудование Cisco в неоднородную сеть и взаимодействовать с оборудованием других производителей. Второе обеспечивает более эффективную организацию вызовов, чем использование стандарта FRF.И. Пользователь может самостоятельно выбрать, какая из двух реализаций предпочтительнее в его конкретной ситуации.
В настоящем разделе будут обсуждаться основы Cisco-реализации VoFR и оба предлагаемых подхода: основанный на стандарте и предлагаемый корпорацией Cisco, а также будут рассмотрены следующие вопросы.
Функции, выполняемые голосовыми маршрутизаторами, и стандарты, которые поддерживает корпорация Cisco для технологий VoFR.
Преимущества последних версий операционной системы Cisco 1OS.
Ограничения, налагаемые операционной системой IOS при выполнении функций VoFR.
Реализация технологий VoFR корпорацией Cisco
Голосовые маршрутизаторы Cisco объединяют голос, локальную сеть, синхронные данные, видео и факсимильные данные в один поток, передаваемый по общедоступной или частной сети Frame Relay. Голосовые маршрутизаторы Cisco от многочисленных удаленных участков могут быть мультиплексированы в один маршрутизатор центрального участка посредством каналов Frame Relay. Технология Cisco оптимизирует использование полосы пропускания по таким каналам, мультиплексируя голос и данные в одном и том же канале или на физическом интерфейсе.
Голосовые маршрутизаторы Cisco выполняют функции, которые перечислены ниже.
Позволяют организовать чувствительный к задержкам поток данных реального времени для медленных каналов VoFR.
Позволяют заменить выделенные телефонные каналы с полосой пропускания 64 Кбит/с, использующие временное разделение каналов на более экономичные постоянные виртуальные каналы (PVC) Frame Relay.
Используют технологии сжатия голоса, соответствующие спецификациям сектора стандартизации Международного союза телекоммуникаций (1TU-T).
Обеспечивают поддержку фрагментации технологии Frame Relay.
Позволяют выполнить осмысленную установку фирменных коммутируемых соединений сети VoFR между двумя оконечными точками и добиться экономии за счет устранения избыточного служебного, заданного конфигурацией, обмена данными, обусловленного непосредственной реализацией стандарта FRF. 11.
Поддерживают основанные на стандарте функции FRF.11 и FRF.12, что позволяет маршрутизаторам Cisco взаимодействовать с другим оборудованием, под- держиваюшим данные спецификации.
Поддерживаются и признаются важными следующие спецификации Frame Relay Forum.
FRF. 1 — интерфейс сети пользователя.
FRF.3.1 — мультипротокольная инкапсуляция (RFC 1490).
FRF.5 — совместная работа в сетях Frame Relay/ATM.
FRF.8 — совместная работа в сетях Frame Relay/служб ATM. t
FRF.9 — сжатие данных в сетях Frame Relay.
FRF. 11 — стандарт для технологий VoFR.
FRF.12 — фрагментация фреймов.
Более подробную информацию о перечисленных выше стандартах можно получить на Web-узле Frame Relay Forum (www. frforum.com), на Web-узле ANSI (www.ansi.org) и на Web-узле IETF (www.ietf.org).
Преимущества Cisco-технологии VoFR
Версии операционной системы Cisco 12.0(7)ХК и более поздние позволяют использовать преимущества VoFR, которые перечислены ниже.
Согласованность конфигураций всех маршрутизаторов VoFR (маршрутизаторов серий Cisco 2600 и 3600, маршрутизаторов Cisco серии 7200 и многофункциональных концентраторов доступа Cisco 3810).
Поддержка цифровой передачи голоса на маршрутизаторах Cisco 2600 и 3600 (маршрутизаторы Cisco 3600 поддерживают цифровые голосовые вызовы для сети VoFR).
Возможность совместной работы с Cisco 7200.
Внимание!
В версиях операционной системы Cisco, предшествовавших версии 12.0(5)ХЕ, устройства Cisco 7200 могли выступать в качестве промежуточных маршрутизаторов в топологиях VoFR, но не могли быть оконечной точкой. Начиная с версий 12.0(5)ХЕ2 и 12.1(1)Т такие устройства могут выполнять функцию терминирующей точки. Для того чтобы иметь полное представление о возможностях и ограничениях используемой версии операционной системы Cisco, следует ознакомиться с соответствующим справочником.
Ограничения Cisco-технологий VoFR
При использовании технологии VoFR в операционной системе Cisco 1OS имеются определенные ограничения.
Маршрутизаторы Cisco серий 2600 и 3600 не могут быть оконечной точкой для вызовов, инициаторами которых выступает маршрутизатор Cisco 3810, если используются ранние версии операционной системы до 12.0(3)XG или 12.0(4)Т.
Концентраторы Cisco МС3810, работающие с более старыми версиями операционной системы, чем 12.0(3)XG или 12.0(4)Т, не могут осуществлять транзитную коммутацию вызовов VoFR от маршрутизаторов Cisco серий 2600, 3600 и 7200.
В настоящее время невозможен перевод из транспортного протокола VoIP в протокол VoFR. Вызов, приходящий по соединению VoIP, не будет коммутироваться в соединение VoFR.
Применение технологий качества обслуживания (QoS) в VoFR
Качество обслуживания охватывает четыре отдельные функциональные области, каждая из которых имеет свою собственную специализацию и терминологию. Ниже перечислены особенности и термины, служб QoS.
Политика управления потоком. Под таким термином понимается процесс, используемый для измерения реального потока данных через заданное соединение, который сравнивается с общим допустимым объемом потока для данного соединения. Данные той части потока, которая превышает допустимый объем,
могут быть помечены с помощью тэгов (в технологии ATM в таком случае CLP- бит устанавливается равным 1) и могут быть отброшены при перегрузке сети. В сетях VoFR управление потоком не применяется.
Ограничение потока. В таком случае для ограничения всплесков передачи, которые могут вызвать перегрузку сети, используются очереди. Данные помешаются в буфер и потом отправляются в сеть в таких количествах, чтобы общий объем потока находился диапазоне, установленном для данного соединения. Ограничение потока используется в сетях Frame Relay, ATM и в некоторых других типах сетей. Такой подход используется для решения следующих задач:
ограничение скорости потока пакетов;
размещение пакетов в буфере (буферизация), используемое для обеспечения равномерности объема потока;
контроль механизма передачи;
общее ограничение потока (generic traffic shaping — GTS), ограничение потока Frame Relay (Frame Relay traffic shaping — FRTS), ограничение потока данных для технологии ATM.
Создание очереден и планировка. Очередность включает постановку пакетов в очереди на некотором интерфейсе. При планировке принимается решение о том, в каком порядке посылать ожидающие в очереди пакеты при освобождении интерфейса.
Присвоение тэгов, маркировка и приоретизация. Данные термины используются для описания процесса задания битов в заголовке пакета с целью указания приоритета и создания механизма очередности. Такие установки могут быть изменены или отрегулированы любым узлом сети. Установки включают следующее:
IP Precedence — использование поля типа обслуживания (Type of Srvice — ToS) для указания приоритетов в потоке данных;
DiffServCodePoint (DSCP) — использование переопределенного поля ToS для обеспечения дифференцированных служб;
Discard Eligible bit (DE) — использование бита DE Frame Relay для пометки фрейма как кандидата на отбрасывание при перегрузке сети.
Внимание!
Два из перечисленных выше механизмов (IP Precedence и DiffServCodePoint) используются потоком 3-го уровня, который базируется на протоколах IP. Они приведены только для того, чтобы у читателя была полная картина схем маркировки, приорети- зации и пометки тэгами.
Ввиду важности служб QoS необходимо отдельно рассмотреть этот вопрос при проектировании и реализации сети VoFR (подробно об этом — в следующих разделах).
Общие вопросы качества обслуживания (QoS) при проектировании и реализации сети
При проектировании и реализации средств качества обслуживания (QoS), которые будут использоваться в сети, следует рассмотреть несколько факторов. На
рис. 8.5 проиллюстрированы факторы, связанные с расположением отдельных компонентов сети.
Многоуровневая сеть кампуса
Рис. 8.5. Средства обеспечения качества обслуживания
Сеть кампуса. Ширина полосы пропускания до определенной степени минимизирует проблемы QoS, но при смене скоростей передачи необходимо предусмотреть использование буферов. В тех случаях, когда высокоскоростная магистраль передает данные в более медленный канал, возможно переполнение буфера, которое может привести к потере данных или к нарушению порядка следования пакетов (sequencing).
Граничная область распределенной сети (WAN). Часто каналы с медленным доступом подсоединяются к высокоскоростным каналам локальных сетей. Если канал распределенной сети имеет скорость меньше 2 Мбит/с, то применение технологий качества обслуживания для достижения приемлемого качества голоса становится насущной необходимостью.
Распределенные сети. В таких сетях применение служб QoS часто недооценивается или вообще не принимается во внимание. Необходимо помнить о следующих возможных проблемах.
Несоответствие скоростей. Несоответствие скоростей между узлом кампуса и удаленным узлом может вызвать перегрузку сети.
Избыток подписчиков. Если на канал распределенной сети приходится слишком много пользователей, то такая ситуация может вызвать потерю пакетов.
Недостаточный контроль за сетью провайдера служб. Несмотря на все усилия в инженерной части обеспечения работы сети, провайдер может проводить такую политику, которая обесценивает усилия, принимаемые для обеспечения качества с помощью QoS.
Ниже приводятся некоторые признаки неудовлетворительного качества обслуживания.
Потеря пакетов — при перегрузке сети в ней пропадают пакеты. Причинами такой ситуации могут быть недостаточная емкость буферов для временного хранения голосовых пакетов, слишком долгое пребывание пакетов в буферах и истечение сроков таймеров (срабатывание тайм-аутов).
Слишком большая задержка — общая задержка состоит из фиксированной задержки (задержка кодеков, последовательная задержка, задержка обработки и
задержка распространения по распределенной сети) и переменной (т.е. задержка при нарушении синхронизации, задержка очереди, задержка в распределенной сети провайдера, задержка в буфере восстановления синхронизации, задержки при ограничении потока данных).
Ограниченность полосы пропускания — содержимое потока данных может вызывать задержку (ограничение потоков и задание очередности могут смягчить данную проблему).
Наличие эха. Данная проблема при большой задержке может значительно обостриться.
Средства обеспечения качества обслуживания
Для решения проблемы неудовлетворительного обслуживания, выражающейся в описанных выше признаках, могут быть применены различные средства обеспечения качества обслуживания. Средства, применяемые в сетях Frame Relay, включают следующие методы.
Указание приоритетов. Чувствительным ко времени составляющим потока данных предоставляется более высокий приоритет.
Указание очередности/планировка. Использование технологий PQ-WFQ или LLQ.
Повышение эффективности работы канала. Уменьшается задержка в медленных каналах, за счет чего сеть в целом работает с большей скоростью.
Чем вызвана необходимость фрагментации? Она применяется для того, чтобы уменьшить последовательную задержку больших пакетов данных в медленных каналах.
В случаях, когда большие фреймы данных предшествуют голосовым пакетам в медленных каналах, присутствие больших фреймов данных оказывает неблагоприятное воздействие на общую задержку в сети. Фрагментация больших пакетов позволяет чередовать голосовые фреймы с фрагментами данных.
Схема, приведенная на рис. 8.6, представляет собой таблицу для вычисления размера фрагментов на основе максимальной задержки, которую низкоскоростной канал может добавить к общей задержке сети.
Пример расчета размера фрагментов
Если максимально допустимая задержка, которую может внести низкоскоростной канал в общую задержку, составляет 20 мс, а скорость канала равна 64 Кбит/с, то максимально возможный размер фрагмента составляет не более 160 байтов. Затененные блоки на рис. 8.6 указывают на достаточно большие скорости, при которых фрагментация не требуется.
Таблицы, приведенные на рис. 8.6 и рис. 8.7, исключительно важны для проектирования сети VoFR.
Для канала PVC размер фрагмента должен быть установлен в соответствии со скоростью самого канала (например, для канала PVC со скоростью 128 Кбит/с в линии Т1 размер фрагмента следует установить равным 160 байтам).
Интервалы пакетов реального времени
10 мс
20 мс
30 мс
40 мс
50 мс
ЮОмс
200 мс
56 Кбит/с
70
140
210
280
350
700
1400
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
64 Кбит/с
80
160
240
320
400
800
1600
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
128 Кбит/с
160
320
480
640
800
1600
3200
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
256 Кбит/с
320
640
960
1280
1600
3200
6400
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
512 Кбит/с
640
1280
1920
2560
3200
6400
12,800
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
768 Кбит/с
1000
2000
3000
4000
5000
10,000
20,000
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
1536 Кбит/с
2000
4000
6000
8000
10,000
20,000
40,000
байты
байты
байты
байты
байты
байты
байты
— фрагментация не нужна за счет широкой полосы пропускания и комбинации интервалов
Рис. 8.6. Матрица размеров фреймов при фрагментации
Размер фрейма
1 байт
64 байт
128 байт
256 байт
512 байт
1024
байт
1500
байт
56 Кбит/с
143 мкс
Эмс
18 мс
36 мс
72 мс
144 мс
214мс
64 Кбит/с
125 мкс
8 мс
16 мс
32 мс
64 мс
128 мс
187 мс
128 Кбит/с
62.5 мкс
4мс
8 мс
16 мс
32 мс
64 мс
93 мс
256 Кбит/с
31 мкс
2 мс
4мс
8 мс
16 мс
32 мс
46 мс
512 Кбит/с
15.5 мкс
1 мс
2 мс
4мс
8 мс
16 мс
23 мс
768 Кбит/с
10 мкс
640 мкс
1.28 мс
2.56 мс
5.1 мс
10.2 мс
15мс
1536 Кбит/с
5 мкс
320 мкс
640 мкс
1.28 мс
2.56 мс
5.12мс
7.5 мс
Рис. 8.7. Рекомендации по использованию фрагментации
Ниже приведена формула для расчета размера фрагмента. Предположим, что для фрагмента допустима задержка в 10 мс:
[0 мс _ размер фрагмента.
время прохождения 1 байта
Теперь рассмотрим четыре вызова с использованием стандарта G.729 по каналу, имеющему скорость 128 Кбит/с. Из таблицы на рис. 8.6 видно, что канал со скоростью 128 Кбит/с с задержкой блокировки 10 мс позволяет использовать размер фрагмента, равный 160 байтам.
Ниже приведена общая формула для нахождения максимально допустимой задержки на основе известных параметров: размера фреймов, количества вызовов, ширины полосы пропускания и задержки блокировки:
Q = (Pv х N/C) + LFI.
Приведенная формула является основной при расчете размера фрагментов. Величины, использованные в ней, имеют следующие значения:
Q — максимально допустимая задержка для голосового пакета (в мс); в приведенном примере она равняется 25 мс;
Pv — размер голосового пакета в битах (на 1-м уровне). В данном случае пакет состоит из фрейма формата G.729 и заголовка протокола Frame Relay, в сумме составляющих 60 байтов;
N — количество вызовов (в данном примере — 4);
С — скорость канала в Кбит/с (в данном примере — 128 Кбит/с);
LFI — последовательная задержка фрагмента в мс (в данном случае — 10 мс).
В табл. 8.1 приведены рекомендуемые размеры фрагментов для различных скоростей каналов, рассчитанные на основе предположения, что задержка блокировки составляет 10 мс. Для увеличения пропускной способности сети и уменьшения общей задержки размер фрагмента должен быть выбран максимальным.
' Таблица 8.1. Рекомендуемые размеры фрагментов
Скорость каналаРазмер фрагмента
56 Кбит/с
70 байт
64 Кбит/с
80 байт
128 Кбит/с
160 байт
256 Кбит/с
320 байт
512 Кбит/с
640 байт
768 Кбит/с
1000 байт
1536 Кбит/с
2000 байт
Применение указанной выше формулы к случаю 4 вызовов в канале, работающем со скоростью 128 Кбит/с с задержкой блокировки, равной 10 мс, дает следующее:
Q = (480 бит х 4/128000) + 10 мс = 25 мс.
Из рассмотренного примера можно сделать вывод о том, что максимально допустимая задержка при передаче голоса по такому каналу составляет 25 мс. Теперь данное значение может быть использовано при расчете обшей задержки для обеспечения попадания в требуемый интервал (не более 1540 мс в одном направлении).
При скоростях свыше 768 Кбит/с фрагментация, как правило, не требуется. Ниже приводятся некоторые другие средства, применяемые при наличии признаков низкого качества обслуживания.
Отправка меньшего количества пакетов. При использовании службы обнаружения голосовой активности периоды молчания не кодируются и не передаются слушателю на другом конце канала.
Управление допуском к установке вызова. Использование функций операционной системы Cisco IOS позволяет перед отправкой фрейма установления вызова убедиться в том, что для него имеется достаточная ширина полосы пропускания, что предотвращает ситуации, когда установка вызова не может быть завершена.
Ограничение потока данных. Такая функция позволяет сгладить противоречие между различными скоростями на разных участках сети. Ограничение потока в сетях Frame Relay (Frame Relay traffic shaping — FRTS) формирует поток в соответствии со скоростями различных каналов PVC согласно договоренности с провайдером службы.
Управление фириной полосы пропускания. Данная функция заключается в регистрации, резервировании или ограничении полосы пропускания для некоторых потоков и управлении количеством входных портов. Для конфигурирования разрешенной для голосовых вызовов полосы пропускания используется команда voice bandwidth.
Команды конфигурирования технологий Frame Relay
Конфигурирование VoFR может быть выполнено на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 и 7200, а также на концентраторе Cisco МС3810. Для конфигурирования вызовов на маршрутизаторах, поддерживающих технологии VoFR, рекомендуется использовать описанные в последующих разделах команды в режиме конфигурирования интерфейса.
Команда encapsulation frame-relay
Команда encapsulation frame-relay задает использование инкапсуляции Frame Relay на интерфейсе. Следует отметить, что при пересылке голосовых и обычных данных по одному каналу PVC в открытой телефонной сети на соответствующем интерфейсе должен быть установлен режим ограничения потока данных. Также отметим, что в таком случае должно использоваться ограничение потока Frame Relay, а не общее.
Команда frame-relay interface-dlci
Команда frame-relay interface-dlci did [ieft | cisco] назначает идентификатор DLC1 указанному подынтерфейсу Frame Relay на интерфейсе или подынтерфейсе.
Подынтерфейсы представляют собой логические интерфейсы, связанные с физическим интерфейсом. Использование рассматриваемой команды обязательно для всех подынтерфейсов типа “точка-точка”; она также необходима для всех многоточечных интерфейсов, для которых установлено динамическое преобразование адресов. Для многоточечных подынтерфейсов, на которых установлено статическое связывание адресов, эту команду применять не требуется. Перед применением такой команды для
назначения всех идентификаторов DLCI и параметров инкапсуляции или широковещания должны быть указаны интерфейс и подынтерфейс.
Команда frame-relay interface-dlci на подынтерфейсах активизирует протоколы маршрутизациии на интерфейсах, использующих инверсный протокол ARP. Данная команда также полезна для назначения конкретного класса каналу PVC, для которого желательна установка особых характеристик. Использование команды на интерфейсе (в отличие от подынтерфейса) позволяет избежать перенаправления данным устройством пакетов, предназначенных для конкретного канала с номером DLC1.
Таблица 8.2. Параметры команды frame-relay interface-dlci
Параметр Описание
did
Указывает номер DLCI, который будет использоаан на указанном подынтер- фейсе
broadcast
Посылает широковещательные сообщения на канал с данным номером DLCI
ietf | cisco
(Необязательный параметр.) Указывает тип инкапсуляции: инкапсуляция формата Frame Relay Internet Engineering Task Force (IETF) или инкапсуляция формата Frame Relay Cisco
Внимание!
Подкоманда voice-encap size команды frame-relay interface-dlci на концентраторах Cisco МС3810 версии 12.0(7)ХК и более поздних не поддерживается.
Команда class
Команда class ntap-class-name используется для установления логической связи класса с конкретным номером DLCI. Она позволяет назначить одинаковые параметры ограничения трафика нескольким интерфейсам.
Команда vofr
Команда vofr [ [cisco] | [data c«/][call-control[c«/]||| активизирует технологию VoFR на указанном канале с идентификатором DLC1 и при необходимости конфигурирует конкретные подканалы на нем. Команда vofr используется в режиме конфигурирования номера DLCI Frame Relay. Для отключения VoFR на конкретном канале с данным номером DLC1 используется команда с ключевым словом по.
Параметры рассматриваемой команды указывают на то, используется ли инкапсуляция Cisco для обратной совместимости, а также задают идентификатор (1D) для подканала данных и идентификатор подканала передачи голоса. В табл. 8.3 приведены возможные варианты параметров команды и их назначение.
Таблица 8.3. Параметры команды vofr
Параметр
Описание
cisco
(Необязательный параметр.) Указывает на использование инкапсуляции Cisco для VoFR; при этом данные передаются по каналу CID 4, а управление вызовом происходит на CID 5. Примечание: данная опция необходима при конфигурировании коммутируемых вызовов или магистральных каналов Cisco на концентраторах Cisco МС3810, работающих под управлением системы Cisco IOS, более ранних, чем версия 12.0(7)ХК. При конфигурировании коммутируемых вызовов или магистральных каналов Cisco на концентраторах Cisco МС3810, работающих с системой IOS 12.0(7)ХК, 12.1(12)Т или более поздними, данную опцию использовать не следует
data
(Требуется для постоянных вызовов в магистральных каналах Cisco. Для коммутируемых каналов ее применение не обязательно.) Для данных следует выбирать подканал (СЮ), отличающийся от принимаемого по умолчанию 4-го подканала
Cid
(Необязательный параметр.) Указывает подканал, используемый для данных. Возможные значения: от 4 до 255; стандартное значение равно 4. Если указан параметр data, то должен быть введен соответствующий идентификатор СЮ
call-control
(Необязательный параметр.) Указывает, что подканал будет зарезервирован для служебных сигналов управления вызовом. Примечание: данная опция не поддерживается на концентраторах серии МС3810
cid
(Необязательный параметр.) Указывает, что подканал будет зарезервирован для сигнализации управления вызовом. Возможны значения от 5 до 255; стандартное значение равно 5. Если указана опция call-control, а номер CID не введен, то используется значение СЮ, принимаемое по умолчанию
Комбинации команд vofr■
Команда vofr [op/io»] имеет несколько параметров, используемых в зависимости от типа совершаемого вызова (табл. 8.4).
Таблица 8.4. Параметры команды vofr [option] для различных типов вызовов
Тип вызоваТип вызоваИспользуемая комбинация команды vofr
Тип вызова
Тип вызова
vofr [data cicQ [call-control cid\vofr ciscovofr data cid call-control cidvofr ciscovofr [data cicQ [call-control cid\vofr ciscovofr data cid call-control cidvofr ciscoКоммутируемый вызов (абонентский или автоматический вызов) к другим маршрутизаторам, поддерживающим технологию VoFR
vofr [data cicQ [call-control cid\
vofr cisco
vofr data cid call-control cid
vofr cisco
vofr [data cicQ [call-control cid\
vofr cisco
vofr data cid call-control cid
vofr cisco
Коммутируемый вызов (абонентский или автоматический) к концентратору Cisco МС3810, работающему под управлением операционной системы Cisco IOS, более ранней, чем версия 12.0(7)ХК Соединение постоянного магистрального канала Cisco к другим маршрутизаторам, поддерживающим технологию VoFR
Соединение постоянного магистрального канала Cisco (частная линия) к концентратору Cisco МС3810, работающему под управлением операционной системы Cisco, более ранней, чем версия 12.0(7)ХК
В случаях, когда не требуется обратная совместимость, на новых устройствах рекомендуется использовать рассматриваемую команду в форме vofr data 4 call-control 5. При этом достигается стандартная совместимость при фрагментации, и такое решение считается для сетей нового поколения наилучшим.
В фирменных сетях Cisco VoFR команда vofr cisco обеспечивает обратную совместимость. Если подобное решение уже реализовано в сети, то ее модернизация не потребуется. Использование рассматриваемых параметров является необходимым, если в сети работает концентратор Cisco МС3810, а сама сеть работает под управлением более старой версии системы IOS Cisco. Данная команда использует для данных подканал C1D 4, а для управления вызовом — подканал CID 5.
Особые условия и ограничения при применении команды vofr
При использовании команды vofr [op/гоп] необходимо учитывать некоторые особенности ее применения, которые перечислены ниже.
Опция voice-encap команды frame-relay interface-dlci на маршрутизаторах Cisco МС3810, работающих под управлением операционной системы 1OS версии 12.0(7)ХК, не поддерживается.
Для коммутируемых вызовов VoFR на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 и 7200 следует использовать команду vofr cisco.
Если команда vofr используется без параметра cisco, все подканалы данного канала с номером DLC1 конфигурируются с помощью инкапсуляции FRF.11. Если команда vofr введена без ключевых слов или аргументов, то в качестве подканала данных будет использоваться C1D 4, канал управления вызовом будет отсутствовать. В качестве типа инкапсуляции в обоих случаях будет избран FRF. 11.
По умолчанию в качестве параметров команды конфигурирования адресуемой точки вызова используется session protocol cisco-switched. Если вышеупомянутая команда не вводится, то будет принята стандартная установка.
Фирменная фрагментация корпорации Cisco базируется на раннем варианте стандарта FRF.И, приложение С (Annex С), и совместима с концентраторами Cisco МС3810, работающими с более ранними версиями, чем 12.0(3) и 12.0(4)Т.
Для постоянных вызовов (частные линии) рекомендуется использовать магистральные каналы, построенные на оборудовании Cisco и работающие на основе стандарта FRF. 11, поскольку стандарт FRF.11 поддерживает магистрали, основан на широко распространенных стандартах и необходим, когда в сети используется разнородное оборудование, не только устройства корпорации Cisco. Протокол магистрального канала Cisco является расширением протокола FRF.11 и содержит собственные дополнительные функции Cisco, предназначенные для поддержки маршрутизации коммутируемых вызовов и других новых функций.
Использование команды vofr на концентраторах МС3810
Значение параметра cisco было изменено в версии операционной системы 12.0(7)ХК. В настоящее время приведенный параметр используется только в случаях конфигурирования концентраторов Cisco серии МС38Ю, работающих под управлением версий операционной системы, предшествовавших 12.0(7)ХК.
При использовании команды vofr на маршрутизаторах МС3810 с устаревшими версиями операционной системы существуют определенные условия и ограничения, которые приведены ниже.
Магистральные каналы Cisco должны использовать команду vofr cisco.
Коммутируемые каналы технологии VoFR должны использовать команду vofr cisco.
Если используется параметр data, то для него должно быть задано числовое значение. Когда используется опция call-control, то вводить числовое значение подканала управления вызовом не обязательно, вполне можно довольствоваться стандартной величиной call-control.
При использовании команды vofr без параметра cisco на маршрутизаторе МС3810 коммутируемые вызовы не разрешены, а могут быть выполнены только вызовы магистральных каналов FRF.il.
В примере 8.2 показано конфигурирование технологии VoFR на Serial 1/1, DLCI 100 на маршрутизаторах серий 2600, 3600 или 7200 или на концентраторе МС3810 в режиме глобальной конфигурации.
Пример 8.2. Применение команды vofr [cisco] на маршрутизаторах Cisco < серий 2600, 3600 и 7200;
router(config)#interface serial 1/1.100 point-to-point
router(config-subif)#frame-relay interface-dlci 100
router(config-fr-dlci)#vofr
При конфигурировании маршрутизатора Cisco или концентратора МС3810 для VoFR-приложения со старой версией операционной системы (более ранней, чем 12.0(3)XG) следует ввести команды, которые приведены в примере 8.3.
Пример 8.3. Включение vofr cisco на МС3810j
router#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
router(config)#int sO.100 point-to-point
router (config-subif)#frame-relay interface-dlci 100
router(config-fr-dlci)#vofr cisco
Команда frame-relay traffic-shaping
Команда конфигурирования интерфейса frame-relay traffic-shaping используется для включения режима ограничения потока и установки очередности для всех каналов PVC указанного интерфейса Frame Relay. Для отключения режима потока и очередности используется форма этой команды с ключевым словом по.
Внимание!
Дпя конфигурирования справедливой взвешенной очередности следует использовать подкоманду frame-relay fair-queue в команде map-class frame-relay map-class-name. Более подробная информация приводится в разделе “Команда frame-relay fair-queue".
Для виртуальных каналов, которым не требуются особые типы параметров потока и параметры установки очередности, используются установки по умолчанию. Очередность по умолчанию базируется на принципе “первым пришел — первым обслужили” (“first come, first served”). При обслуживании голосовых потоков в каналах PVC всегда рекомендуется использовать ограничения для потока данных.
Команда map-class frame-relay
Команда map-class frame-relay map-class используется в режиме конфигурирования интерфейса для конфигурирования класса связывания. В таком режиме конфигурирования для настроек ограничения потока возможно использование следующих команд:
frame-relay cir [in | out] bps;
frame-relay minicir [in | out] bps;
frame-relay be [in | out] bits.
frame-relay be [in | out] bits;
frame-relay fair-queue [congestive_discard_threshold [number dynamic_conversation_queues [number_reservable_conversation_queues [maxbuffersizeJbrfairqueues]]]];
frame-relay voice bandwidth bps_reserved;
frame-relay adaptive shaping.
Многие из приведенных команд описаны в последующих разделах. В примере 8.4 показано использование некоторых из них.
; Пример 8.4. Выполнение команды map-class frame relay
router#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. router(config)#map-class frame vofr router(config-map-class)frame-relay cir 64000 router(config-map-class)frame-relay be 640 router(config-map-class)frame-relay fragment 80 router(config-map-class)frame-relay fair-queue router(config-map-class)frame-relay voice bandwidth 48000
Команда frame-relay voice bandwidth
Команда frame-relay voice bandwidth bps reserved [queue depth} указывает, какая величина полосы пропускания на конкретном канале с идентификатором DLC1 должна быть зарезервирована для голосовых потоков и какое количество голосовых пакетов следует задерживать в очереди. По умолчанию для параметра bps_reserved принимается значение 0, которое отключает голосовые вызовы; приемлемыми являются значения от 8000 до 45 000 000. Для параметра queue depth по умолчанию принимается значение, равное 100; приемлемыми являются значения от 30 до 1000.
Для использования данной команды необходимо сначала логически объединить класс связывания Frame Relay с конкретным номером DLC1, а затем войти в режим конфигурирования класса связывания и установить величину той части полосы пропускания, которая будет зарезервирована для голосовых потоков такого класса.
Если сделана попытка установления вызова, а оставшейся зарезервированной для голосовых вызовов полосы пропускания недостаточно для обработки такого дополнительного вызова, то вызов отклоняется.
Например, если для голосовых вызовов зарезервировано 64 Кбит/с, а для каждого используемого кодека и нагрузки требуется 10 Кбит/с, то первые 6 вызовов будут приняты, а 7-й вызов будет отклонен.
Специалисты корпорации Cisco рекомендуют при конфигурировании ограничения потока данных Frame Relay устанавливать в команде frame-relay voice bandwidth bpsreserved [queue depth] значение, меньшее, чем скорость C1R. Также настоятельно рекомендуется устанавливать минимальную скорость C1R (при использовании команды frame-relay mincir) равной или большей, чем полоса пропускания для голосовых данных.
Команда voice bandwidth
Команда voice bandwidth \Кбит/с] используется только для соединений VoFR. При расчете полосы пропускания для голоса следует использовать совокупную ширину полосы пропускания, не включая в расчет служебную нагрузку, требуемую при установке вызова, с учетом следующих особенностей.
Вызовы стандарта G.729 Frame Relay требуют 10,4 Кбит/с.
Обработка 5 вызовов требует voice bandwidth 52 Кбит/с. ,
Ширина полосы пропускания для голосв по умолчанию устанавливается равной 0; если другое значение не задано, все голосовые вызовы будут отклонены.
Попытки установить вызов в случаях, когда превышена полоса пропускания канала, отклонены:
если не установлено соответствие с другой адресуемой точкой вызова, то вызывающей стороне отправляется сигнал переполнения;
если установлено соответствие с другой точкой вызова, то вызов перенаправляется на такую точку.
Использование алгоритма ограничения потока Frame Relay (FRTS) является обязательным для поддержки фрагментации.
Для неголосовых потоков данных следует использовать очередность WFQ.
Как и для операционной системы Cisco 1OS 12.0(5)Т, команда voice bandwidth в настоящее время переключает приоритетную очередь во взвешенную справедливую очередь (PQ-WFQ).
Внимание!
Подробно команда frame-relay fair-queue будет обсуждаться ниже, в разделе “Команда frame-relay fair-queue"
Расчет полосы пропускания для VoFR
В следующем разделе описаны вычисления, требуемые для определения полосы пропускания, используемой каждым вызовом. Полоса пропускания, используемая одним вызовом на одном физическом интерфейсе, зависит от трех факторов, которые приведены ниже.
Тип используемой передающей среды (Frame Relay, Ethernet, последовательный порт/MLPPP или ATM).
Характеристики кодека — величина полезной нагрузки, скорость пакетов в секунду (стандарт G.729, G.711 и т.д.).
Использование механизма VAD.
Кроме того, в сетях Frame Relay (а также в сетях ATM) необходимо принимать во внимание размер служебного заголовка пакета, входящего в быстрые пакеты или ячейки ATM.
Полоса пропускания, необходимая для голосового вызова, зависит от полосы пропускания кодека, объема служебных сообщений при формировании пактов и размера полезной голосовой нагрузки. Чем меньше размер полезной голосовой нагрузки, тем большая полоса пропускания требуется для вызова.
Для выполнения вычислений используется следующая формула:
требуемая полоса = полоса кодека х (1 + служебная нагрузка/размер полезной нагрузки).
Величина служебной нагрузки составляет 6—8 битов. Поля фрейма, показанного на рис. 8.8, содержат:
2-байтовый заголовок Frame Relay;
1- или 2-байтовый заголовок стандарта FRF. 11 (в зависимости от значения скорости CIR);
2-байтовую контрольную сумму CRC;
1-байтовый флаг трейлера. (Если в голосовых пакетах установлено использование последовательных номеров, то имеется также 1-байтовый последовательный номер.)
Для примера, в котором используются кодек G.729 с полосой пропускания 8 Кбит/с, служебная нагрузка размером 6 байт и полезная нагрузка 80 байт формула принимает вид
требуемая полоса = 8000 х (1 +6/30);
требуемая полоса = 8000 х (1.2);
требуемая полоса = 9600 или 9,6 Кбит/с.
Флаг
CRC
Голосовая/факсовая полезная нагрузка
Заголовок FRF.11
Заголовок Frame Relay
1*220 (по умолчанию) 1-22 Длина
в октетах *2 байта, если включено использование последовательных номеров
Рис. 8.8. Фрейм VoFR
В табл. 8.5 приведены значения полосы пропускания голосового кодека G.729, имеющего скорость 8000 бит/с, при различной полезной нагрузке.
j Таблица 8.5. Полосы пропускания, требуемые для различных видов ■,
iкодеков.'i
Кодек Ширина полосы Величина нагрузки Полоса пропускания на Полоса пропускания на пропускания для в сети Frame Relay каждый вызов (6 байт каждый вызов (8 байт этого типаполезной нагрузки) полезной нагрузки)
кодека
G.729
8000 бит/с120 байт8400 бит/с8534 бит/с
G.729
8000 бит/с80 байт8600 бит/с8800 бит/с
G.729
8000 бит/с40 байт9200 бит/с9600 бит/с
G.729
8000 бит/с30 байт9600 бит/с10134 бит/с
G.729
8000 бит/с20 байт10400 бит/с11200 бит/с
(принимается по умолчанию)
Внимание!
Для кодека G.729 голосовая нагрузка более 40 байт может вызвать неприемлемую задержку.
При задании полезной нагрузки для голосовых фреймов следует использовать команду codec в режиме конфигурирования адресуемой точки вызова.
В примере 8.5 показано, как резервируется полоса пропускания в 64 Кбит для голосового потока данных для класса связывания Frame Relay на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 и 7200, а также на концентраторе МС3810 в режиме глобального конфигурирования.
■ Пример 8.5. Резервирование 64 Кбит/с для голосового потока VoFR {
router(config)#interface serial 1/1
router(config-if)#frame-relay interface-dlci 100
router(config-fr-dlci)#class vofr
router(config-fr-dlci)#exit
router(config)#map-class frame-relay vofr
router(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth 64000
Команда frame-relay fair-queue
Команда frame-relay fair-queue [congestivedlscardjhreshold [number_dynamic_conversation_ queues [number_reservable_conversation_queues[max_buffer_sizeJorJair queues]]]] конфигурирует механизм взвешенной справедливой очередности для одного или более каналов PVC Frame Relay. Данная команда используется совместно с командой map-class frame-relay map-class-name. Параметры команды frame-relay fair-queue приведены в табл. 8.6.
Для использования рассматриваемой команды необходимо сначала связать класс связывания Frame Relay с конкретным идентификатором DLC1, войти в режим конфигурирования класса связывания и включить (или отключить) взвешенную справедливую очередность для данного класса.
[Таблица 8.6. Опции команды frame-relay fair-queue .|
ПараметрОписание
congestive_discard_threshold(Необязательный параметр.) Указывает количество
сообщений, разрешенных в каждой очереди. Диапазон возможных значений — от 1 до 4096 сообщений; по умолчанию принимается значение, равное 64
number_dynamic_conversation_queues (Необязательный параметр.) Указывает количество очередей, используемых для осуществления телефонных разговоров в режиме негарантированной достааки, т.е. для обычных разговоров, не требующих использования специальных сетевых служб. Возможными являются значения 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048 и 4086; по умолчанию принимается значение 16
number_reservable_conversation_queues (Необязательный параметр.) Задает количество зарезервированных очередей, используемых для переноса голосовых потоков. Диапазон возможных значений — от 0 до 100; по умолчанию принимается значение 2. (Интерфейс CLI не позволяет устанавливать значение меньше 2, если в классе связывания Frame Relay сконфигурирована фрагментация.)
max_buffer_size_for_fairqueues(Необязательный параметр.) Задает в байтах
максимальный размер буфера для всех справедливых очередей. Диапазон возможных значений — от 0 до 4096 байтов; по умолчанию принимается значение, равное 600
Если включена фрагментация Frame Relay, то взвешенная справедливая очередность является единственной разрешенной стратегией установления очередности.
Если команда frame-relay fair-queue введена без сопровождающих ее параметров, то для всех ее четырех параметров устанавливаются значения по умолчанию. Описание параметров команды и значения по умолчанию приведены в табл. 8.6. Если требуется изменить только значение первого параметра (congestive_discard_threshold), то для такого параметра надо ввести необходимое значение. Если требуется изменить значение второго, третьего или четвертого параметра, то перед параметром, который необходимо изменить, должны быть введены также и предшествующие ему параметры.
В примере 8.6 показано, как включить механизм WFQ и задать параметры по умолчанию для класса связывания vofr Frame Relay на маршрутизаторах серий 2600, 3600 и 7200, а также на концентраторах МС3810 в режиме глобальной конфигурации.
| Пример 8.6. Включение механизма WFQ и установка значений по умолчанию в группе класса связывания'
router(config)#interface serial 1/1
router(config-if)#frame-relay interface-dlci 100
router(config-fr-dlci)#class vofr
router(config-fr-dlci)#exit
router(config)#map-class frame-relay vofr
router(config-map-class)#frame-relay fair-queue
router(config-map-class)#
Команда frame-relay fragment
Команда frame-relay fragment fragment size конфигурирует фрагментацию фреймов Frame Relay для класса связывания Frame Relay (табл. 8.7).
' ■ 1 ■’■ ■■'"'^
i Таблица 8.7. Параметры команды frame-relay fragment fragment sizej
Параметр Описание
fragment-size Задает количество байтов полезной нагрузки первоначального фрейма Frame Relay, которые войдут в каждый фрагмент. Данные байты не включают в себя заголовок Frame Relay первоначального фрейма. Все фрагменты фрейма Frame Relay, за исключением последнего, будут иметь размер полезной нагрузки, равный значению параметра fragment-size; последний фрагмент будет иметь полезную нагрузку, меньшую или равную значению параметра. Приемлемыми являются значения 16-1600 байт; по умолчанию принимается значение, равное 53
Фрагментация Frame Relay осуществляется для каждого канала PVC. Перед включением механизма фрагментации необходимо установить логическую связь между классом связывания Frame Relay и конкретным номером DLCI, а затем войти в режим конфигурирования класса связывания и включить либо отключить механизм фрагментации для данного класса. Дополнительно, для того, чтобы механизм заработал, необходимо включить ограничение потока данных Frame Relay на соответствующем интерфейсе.
Для каналов PVC Frame Relay размер фрагмента должен быть установлен в соответствии со скоростью канала PVC и величиной желательной задержки (например, канал PVC со скоростью 128 Кбит/с на линии Т1 будет иметь размер фрагмента 160 байт).
Фрагментация Frame Relay
Фреймы протокола Frame Relay фрагментируются с помощью одного из следующих форматов (в зависимости от конфигурации канала PVC):
фирменный формат Cisco;
простой сквозной формат FRF.12 (используется для потоков обычных данных и для потоков VolPoFR);
формат приложения С протокола FRF.11.
Сквозную фрагментацию FRF.12 следует использовать для каналов PVC, транспортирующих поток VoIP, и для каналов PVC, которые используют общий канал вместе с другими PVC, переносящими потоки VoFR. При простой сквозной фрагментации FRF.12 фреймы Frame Relay с полезной нагрузкой, меньшей размера фрагмента, заданного конфигурацией данного канала, передаются без заголовка фрагментации.
Фирменная фрагментация Cisco и фрагментация приложения С FRF.11 используются в тех случаях, когда канал PVC сконфигурирован для передачи потоков VoFR. При включении фрагментации в канале формат приложения С FRF.11 вступает в действие, когда для соответствующего канала PVC будет выполнена команда vofr; фирменный формат Cisco вступает в силу после выполнения команды vofr cisco
При использовании фирменной фрагментации Cisco и фрагментации приложения С FRF.11 фреймы VoFR не фрагментируются, а все пакеты обычных данных (включая пакеты потока VoIP) содержат заголовок фрагментации независимо от размера полезной нагрузки.
Команда frame-relay cir
Команда frame-relay cir [in | out] bps конфигурирует входные и выходные скорости CIR для каналов PVC/SVC. Данную команду следует использовать для указания значения CIR.
Команда frame-relay mincir
Команда frame-relay mincir [in | out] bps конфигурирует входные и выходные скорости CIR для каналов PVC/SVC. В сети используется значение mincir при распределении ресурсов для каналов SVC. Если значение параметра mincir поддерживать не удается, то вызов снимается.
Команда frame-relay be
Команда frame-relay be [in | out] bps конфигурирует входной и выходной согласованные размеры всплеска (committed burst size — Вс). Согласованный размер всплеска указывается в классе связывания для запроса определенного размера для канала. Хотя он указывается в битах, неявным временным фактором является интервал выборки Тс на коммутаторе, который определяется как размер всплеска Вс, поделенный на значение CIR. Для голосового потока данных устанавливать минимальное значение в битах, равное 1000. По умолчанию принимается значение 7000 бит.
Команда frame-relay be
Команда frame-relay be [in | out] bps конфигурирует входной и выходной размер избыточного всплеска (excess burst size — Be). Согласованный размер избыточного всплеска указывается в классе связывания для запроса определенного размера для канала. Хотя он указывается в битах, неявным временным фактором является интервал выборки Тс на коммутаторе, который определяется как размер всплеска Вс, поделенный на значение скорости CIR. Для голосового потока данных следует устанавливать минимальное значение в битах, равное 1000. По умолчанию принимается значение 7000 бит.
Команда frame-relay adaptive shaping
Команда frame-relay adaptive shaping [been [foresight] используется для конфигурирования адаптивной регулировки скорости потока для поддержки обратных сообщений уведомления о перегрузке.
Примеры конфигураций
В следующем разделе приведен обзор нескольких примеров конфигураций маршрутизаторов в различных реализациях сети. Приведенные примеры включают темы, которые перечислены ниже.
Очередность PQ-WFQ.
Механизм WFQ.
Сквозная фрагментация FRF. 12.
Приложение С (протокола) FRF. 12.
Технологии Frame Relay корпорации Cisco.
Скорость CI R для потока VoFR.
Маршрутизаторы, используюшие скорость VoFR C1R.
Вызовы магистральных каналов Cisco (частные линии).
Магистральные каналы FRF. 11.
Конфигурации промежуточных (транзитных) устройств для коммутируемых вызовов.
Пример конфигурации механизма PQ-WFQ
Ниже приведена часть конфигурации очередности PQ-WFQ для технологии VoFR. В примере показана конфигурация, которая обеспечивает согласованную скорость передачи (CIR) на уровне 32 Кбит/с, согласованный всплеск (committed burst) — 400 Кбит/с, размер фрагмента — 50 байт, механизм PQ-WFQ и приоритетную очередь для скорости 24 Кбит/с голосового трафика.
Г :
. Пример 8.7. Конфигурирование механизма PQ-WFQ.
plr3#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
plr3(config)#interface serialO
plr3 (config-if)^encapsulation frame-relay
plr3(config-if)ttframe-relay traffic-shaping
plr3(config-if)#interface s0.200 point-to-point
plr3(config-subif)#frame-relay interface-dlci 200
plr3(config-fr-dlci)#class vofr
plr3 (config-fr-dlci)#vofr cisco
plr3(config-fr-dlci)#map-class frame vofr
plr3(config-map-class)#frame-relay cir 64000
plr3 (config-map-class)#frame-relay be 640
plr3(config-map-class)#frame-relay be 0
plr3(config-map-class)#frame-relay fragment 80
plr3(config-map-class)#frame-relay fair-queue
plr3(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth 24000
plr3(config-map-class)#exit
Команда frame-relay class vofr применяет параметры, перечисленные в примере 8.7, к подынтерфейсу $0.200. Команда frame-relay interface-dlci 200 используется для того, чтобы связать идентификатор DLC1 200 с указанным подынтерфейсом. Команда vofr cisco включает фирменную инкапсуляцию Cisco для голоса и данных для VoFR; при этом данные проходят по подканалу C1D 4, а управление вызовом осуществляется по каналу C1D 5.
Пример очереди WFQ
В примере 8.8 показано конфигурирование взвешенной справедливой очередности, количество резервируемых диалоговых очередей (conversation queue) устанавливается равным 25 для класса связывания Frame Relay vofr на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 и 7200, а также на концентраторах МС3810 в режиме глобальной конфигурации.
| Пример 8.8. Резервирование 25 диалоговых очередей с механизмом WFQ
router#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
router(config)#interface sO
router(config-if)#encapsulation frame-relay
router(config-if)#frame-relay traffic-shaping
router(config-if)#frame-relay interface-dlci 100
router(config-fr-dlci)#class vofr
router(config-fr-dlci)#exit
router(config)#map-class frame-relay vofr
router(config-map-class)#frame-relay fair-queue 64 256 25
router(config-map-class)#end
Пример сквозной фрагментации FRF.12
В примере 8.9 показано конфигурирование простой сквозной фрагментации FRF.12 для класса связывания “frag” на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 или 7200 в режиме глобальной конфигурации. Размер фрагмента полезной нагрузки устанавливается равным 40 байтам. В канале PVC устанавливается ограничение потока данных Frame Relay; единственным типом очереди, поддерживаемым при сконфигурированной фрагментации, является WFQ.
| Пример 8.9. Конфигурирование сквозной фрагментации FRF.12
router(config)#interface serial 1/0/0
router(config-if)#frame-relay traffic-shaping router(config-if)#frame-relay interface-dlci 100 router(config-fr-dlci)#class frag
router(config-fr-dlci)#exit
router(config)#map-class frame-relay frag
router(config-map-class)#frame-relay cir 128000
router(config-map-class)#frame-relay be 1280
router(config-map-class)#frame-relay fragment 160 router(config-map-class)#frame-relay fair-queue router(config-map-class)#
Фрагментация стандарта FRF.11, приложение С для данных
В примере 8.Ю показано, как конфигурировать фрагментацию данных для FRF.ll Приложения С в PVC МС38Ю, сконфигурированного для VoFR. Следует заметить, что фрагментация должна быть сконфигурирована, если канал PVC VoFR переносит данные. Размер фрагмента полезной нагрузки устанавливается равным 40 байтам. Для канала PVC необходимо ограничить поток данных Frame Relay; единственным типом очереди, поддерживаемым с использованием фрагментации, является WFQ.
। Пример 8.10. Использование фрагментации FRF.11, приложения С ! для данных
router(config)#interface serial 1/1
router (config-if)#frame-relay traffic-shaping
router(config-if)#frame-relay interface-dlci 101
router(config-fr-dlci)#vof r
router(config-fr-dlci)#class frag
router(config-fr-dlci)#exit
router (config)#map-class frame-relay frag
router(config-map-class)#frame-relay cir 64000
router (config-map-class)#frame-relay be 640
router (config-map-class)#frame-relay fragment 80
router(config-map-class)#frame-relay fair-queue
router(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth 44000
Пример фрагментации Cisco Frame Relay
В примере 8.11 показано, как включить фирменную фрагментацию Cisco Frame Relay для класса связывания Frame Relay “frag” на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600 или 7200 в режиме глобальной конфигурации. Размер фрагмента полезной нагрузки устанавливается равным 40 байтам. Для канала PVC необходимо ограничить поток данных Frame Relay; единственным типом очереди, поддерживаемым при сконфигурированной фрагментации, является WFQ.
! Пример 8.11. Использование фрагментации Cisco
router(config)#interface serial 2/0/0
router(config-if)#frame-relay traffic-shaping
router(config-if)#frame-relay interface-dlci 102
router(config-fr-dlci)#vofr cisco
router(config-fr-dlci)#class frag
router(config-fr-dlci)#exit
router(config)#map-class frame-relay frag
router(config-map-class)#frame-relay cir 128000
router(config-map-class)#frame-relay be 1000
router(config-map-class)#frame-relay fragment 40 router(config-map-class)#frame-relay fair-queue router(config-map-class)#
Пример задания скорости CIR для сети VoFR
На рис. 8.9 показан пример сети, использующей идентификаторы подканалов (subchannel) для данных. Необходимо отметить, что в данном примере все конфигурируемые параметры двух устройств, использующие одну и ту же аббревиатуру, должны быть одинаковыми. Нельзя, например, использовать отличающиеся размеры фрагментов на противоположных концах канала.
Маршрутизатор 1Маршрутизатор 1Маршрутизатор 2
Маршрутизатор 1
Маршрутизатор 1
36003600DLCI200 768 Кбит/сDLCI200 768 Кбит/сDLC1100 64 Кбит/сDLC1100 64 Кбит/с36003600
3600
3600
DLCI200 768 Кбит/с
DLCI200 768 Кбит/с
DLC1100 64 Кбит/с
DLC1100 64 Кбит/с
3600
3600
Рис. 8.9. Пример задания скорости CIR для сети VoFR: использование фрагментации FRF.11, приложения С
Маршрутизаторы, использующие каналы PVC сети VoFR
В примерах 8.12 и 8.13 частично приведены конфигурации двух маршрутизаторов Cisco модели 3600, соединенных через сеть провайдера (SP). В примерах несколько букв используется для замены конкретных значений. Значения в одной части конфигурации, замененные буквами, должны совпадать со значениями, представленными теми же буквами в другой части. Ниже перечислены команды и их параметры.
vofr data а
frame-relay voice-bandwidth vb
frame-relay min-cir m
frame-relay cir c
frame-relay be be
frame-relay fragment f
frame-relay voice-bandwidth vb
frame-relay min-cir m
frame-relay cir c
frame-relay be be
frame-relay fragment f
i Пример 8.12. Конфигурация канала PVC сети VoFR маршрутизатора 1
Routerl#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Routeri(config)#interface serial 0/0
Routeri(config-if)#encapsulation frame-relay
Routeri(config-if)#frame-relay traffic-shaping
Routeri(config-if)#frame-relay interface-dlci 200
Routeri(config-fr-dlci)#vofr data a
Routerl(config-fr-dlci)#class lizard
Routeri(config-fr-dlci)#map-class frame-relay lizard
Routeri(config-map-class)#frame-relay voice-bandwidth vb
Routeri(config-map-class)#frame-relay min-cir m
Routeri(config-map-class)#frame-relay cir c
Routeri(config-map-class)#frame-relay be be
Routeri(config-map-class)#frame-relay fragment f
Пример 8.13. Конфигурация канала PVC сети VoFR маршрутизатора 2
Router2#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router2(config)#interface serial 0/0
Router2(config-if)#encapsulation frame-relay
Router2(config-if)#frame-relay traffic-shaping
Router2(config-if)#frame-relay interface-dlci 200
Router2(config-fr-dlci)#vofr data a
Router2(config-fr-dlci)#class lizard
Router2(config-fr-dlci)#map-class frame-relay lizard
Router2(config-map-class)#frame-relay voice-bandwidth vb
Router2(config-map-class)#frame-relay min-cir m
Router2(config-map-class)#frame-relay cir c
Router2(config-map-class)#frame-relay be be
Router2(config-map-class)#frame-relay fragment f
Пример вызова в канале Cisco (частная линия)
Конфигурации маршрутизаторов для сети, изображенной на рис. 8.10, приведены в примерах 8.14 и 8.15. Как и в предыдущем примере, элементы, которые обозначены одними и теми же аббревиатурами, должны иметь одинаковые значения для обоих устройств. Следует также заметить, что в директиве dial-peer приведенного ниже примера указан протокол, который будет использоваться для вызова. Как и в примерах 8.12 и 8.13, значения в одной части конфигурации, замененные буквами, должны совпадать со значениями, представленными теми же буквами в другой части. Ниже перечислены команды и их символы.
frame relay cir с
frame relay be be
frame-relay voice bandwidth vb
frame-relay min-cir m
frame-relay fragment f
codec x bytes у
Рис. 8.10. Пример вызова в канале Cisco (частная линия)
; Пример 8.14. Пример вызова в канале Cisco (частная линия), параметры ; маршрутизатора 1:
Router2#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Routeri(config)#interface serial 0/0
Routeri(config)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Routeri(config)#encapsulation frame-relay
Routeri(config)#frame-relay traffic shaping
Routeri(config)#frame-relay interface-dlci 100
Routeri(config-fr-dlci)#class voice
Routeri(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Router1(config-fr-dlci)#map-class frame-relay voice
Router1(config-map-class)#frame relay cir c Routeri(config-map-class)#frame relay be be Routeri(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb Routeri(config-map-class)#frame-relay min-cir m Routeri(config-map-class)#frame-relay fragment f Routeri(config-map-class)#voice-port 2/0/0
Routeri(config-)#connection trunk 6001 answer-mode
Routeri(config-)#dial-peer voice 1 pots
Routeri(config-)#destination-pattern 7001
Routeri(config-voiceport)#port 2/0/0
Routeri(config-voiceport)#dial-peer voice 2 vofr
Routeri(config-dial-peer)#codec x bytes у
Routeri(config-dial-peer)#destination-pattern 6001
Routeri(config-dial-peer)#session protocol cisco-switched Routeri (conf ig-dial-peer) ((session target S0/0 100
i Пример 8.15. Пример вызова в канале Cisco (частная линия), параметры | маршрутизатора 2
Router2#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router2 (config) ((interface serial 0/0
Router2(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
Router2(config-if)((encapsulation frame-relay
Router2(config-if)((frame-relay traffic shaping
Router2 (config-if) ((frame-relay interface-dlci 100
Router2(config-fr-dlci)((class voice
Router2(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Router2 (conf ig-fr-dlci) (fmap-class frame-relay voice
Router2(config-map-class)#frame relay cir c
Router2 (config-map-class) ((frame relay be be
Router2(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb
Router2 (config-map-class) ((frame-relay min-cir m
Router2 (config-map-class) ((frame-relay fragment f
Router2(config-map-class)#voice-port 1/5
Router2 (config-voiceport) ((connection trunk 7001
Router2 (config-voiceport) ((dial-peer voice 2 pots
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 6001
Router2(config-dial-peer)#port 1/5
Router2(config-dial-peer)#dial-peer voice 4 vofr
Router2(config-dial-peer)#codec x bytes у
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 7001
Router2(config-dial-peer)#session protocol cisco-switched
Router2(config-dial-peer)#session target S0/0 100
Пример вызова в магистральном канале FRF.11
В примере 8.16 задается конфигурация сети, показанной на рис. 8.11, и демонстрируется вызов в FRF. 11-канале от маршрутизатора Cisco с поддержкой голоса к другому устройству, использующему FRF.il. Так же как и в двух парах предыдущих примеров (8.12-8.15), буквы здесь заменяют значения, которые должны совпадать со значениями устройства на другом конце канала. Совпадающие команды и их символы перечислены ниже.
frame relay cir с
frame-relay min-cir in m
frame relay be be
frame-relay voice bandwidth vb
frame-relay fragment f
codec x bytes у
Пример 8.16. Вызов в канале FRF.11, параметры маршрутизатора 1:
Router2#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router2(config)#interface serial 0
Router2(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
Router2(config-if)#encapsulation frame-relay
Router2(config-if)#frame-relay traffic shaping
Router2(config-if)#frame-relay interface-dlci 150
Router2 (config-fr-dlci)#class voice
Router2 (config-fr-dlci)#vofr data 4■
Router2(config-fr-dlci)#map-class frame-relay voice
Router2(config-map-class)#frame relay cir c
Router2(config-map-class)#frame-relay min-cir in m
Router2(config-map-class)#frame relay be be
Router2(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb
Router2(config-map-class)#frame-relay fragment f
Router2(config-map-class)#voice-port 1/5
Router2(config-voiceport)#connection trunk 7001
Router2(config-voiceport)#voice-port 1/5
Router2(config-voiceport)#connection trunk 7001
Router2(config-voiceport)#dial-peer voice 2 pots
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 6001
Router2 (config-dial-peer)#port 1/5
Router2(config-dial-peer)#dial-peer voice 4 vofr
Router2(config-dial-peer)#codec x bytes у
Router2 (config-dial-peer)#destination-pattern 7001
Router2(config-dial-peer)#session protocol frfll-trunk
Router2(config-dial-peer)#session target SO 100
Router2(config-dial-peer)#dtmf-relay
Router2(config-dial-peer)#vad
Router2 (config-dial-peer)#end
Router2#
70017001Устройство 2Устройство 2Устройство, совместимое с FRF. 11Устройство, совместимое с FRF. 11Рис. 8.11. Вызов в канале FRF.11Рис. 8.11. Вызов в канале FRF.11Маршрутизатор 1Маршрутизатор 1
7001
7001
Устройство 2
Устройство 2
Устройство, совместимое с FRF. 11
Устройство, совместимое с FRF. 11
Рис. 8.11. Вызов в канале FRF.11
Рис. 8.11. Вызов в канале FRF.11
Маршрутизатор 1
Маршрутизатор 1
Пример конфигурации транзитного устройства для коммутируемых вызовов
Транзитная коммутация, или тандеминг (tandeming), представляет собой переключение входящих VoFR-вызовов, поступающих из канала с заданным номером DLCI Frame Relay, на внешний сконфигурированный VoFR-канал с номером DLCI. Такое переключение работает только для коммутируемых вызовов и постоянных вызовов каналов Cisco и не применим для коммутирования вызовов магистральных каналов FRF.il в сети с несколькими переходами (multihop network).
Транзитная коммутация поддерживается на маршрутизаторах Cisco серий 2600, 3600, 7200, а также на концентраторе МС381О. При конфигурировании промежуточного (транзитного) узла необходимо сконфигурировать две адресуемые точки вызова сети VoFR — по одной на каждое транзитное соединение.
Конфигурируя соединения, необходимо правильно выбрать тип канала PVC Frame Relay, в зависимости от того, какой маршрутизатор используется в качестве промежуточного узла, а какой — в качестве конечного.
В табл. 8.8 приводятся различные комбинации маршрутизаторов, которые могут выполнять роль как транзитных, так и конечных узлов, а также необходимые типы каналов PVC Frame Relay.
, Таблица 8.8. Поддерживаемые комбинации промежуточных и конечных ■ узлов сети VoFR
Конечный узел (узлы)
Промежуточный узел
VoFR-команды настройки номера DLCI Frame Relay
Cisco 2600/3600,
Cisco МС3810 или Cisco 7200
Cisco 2600, Cisco 3600, Cisco
МС3810 или Cisco 7200
vofr call-control
Cisco 2600/3600,
Cisco MC3810
Cisco MC3810 работающий под управлением Cisco IOS версии более поздней, чем12.0(7)ХК
vofr cisco
Cisco MC3810, работающий под управлением Cisco IOS более поздней версии, чем 12.0(7)ХК
Cisco 2600, Cisco 3600 или
Cisco 7200
vofr cisco
При создании голосовой сети на маршрутизаторах разных типов и применении концентратора МС381О в качестве транзитного узла необходимо использовать на таком маршрутизаторе операционную систему Cisco IOS версии 12.0(3)XG, 12.0(4)Т или более позднюю.
На рис. 8.12 показана примерная конфигурация сети, на которой основаны примеры 8.17—8.19. Как и прежде, буквы заменяют значения, которые для корректной рабо-
ты должны совпадать со значениями устройства на другом конце канала. Совпадающие команды и их символы приведены ниже.
frame relay cir с
frame-relay min-cir m
frame relay be be
frame-relay voice bandwidth vb
frame-relay fragment d
vofrvofr
vofr
vofr
Puc. 8.12. Пример транзитной конфигурации для коммутируемых вызовов
Пример 8.17. Пример транзитной конфигурации, маршрутизатор 1
Routerl#config t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Routeri(config)#interface serial 0/0
Routeri(config-if)#encapsulation frame-relay
Routeri(config-if)#frame-relay traffic-shaping
Routeri(config-if)#frame-relay interface-dlci 200
Routeri(config-fr-dlci)#class voice
Routeri(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Routeri(config-fr-dlci)#map-class frame-relay voice
Routeri(config-map-class)#frame-relay cir c
Routeri(config-map-class)#frame-relay min-cir m
Routeri(config-map-class)#frame-relay be be
Routeri(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb
Routeri(config-map-class)#frame-relay fragment d
Routeri(config-map-class)#dial-peer voice 1 pots
Routeri(config-dial-peer)#destination-pattern 1001
Routeri(config-map-class)#port 1/0/0
Routeri(config-map-class)#dial-peer voice 2 vofr
Routeri(config-map-class)#destination-pattern 2...
Routeri(config-map-class)#session target serial 0/0 300
Routeri(config-map-class)#voice-port 1/0/0
. Пример 8.18. Пример транзитной конфигурации, маршрутизатор 2
Router2(config)#interface serial О
Router2(config-if)#encapsulation frame-relay
Router2(config-if)#frame-relay interface-dlci 200
Router2(config-fr-dlci)#class voice
Router2(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Router2(config-fr-dlci)#interface serial 1
Router2(config-if)#encapsulation frame-relay
Router2(config-if)#frame-relay interface-dlci 300
Router2(config-fr-dlci)#class voice
Router2(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Router2(config-fr-dlci)#map-class frame-relay voice
Router2(config-map-class)#frame-relay cir c
Router2(config-map-class)#frame-relay min-cir m
Router2(config-map-class)#frame-relay be be
Router2(config-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb
Router2(config-map-class)#frame-relay fragment d
Router2(config-map-class)#dial-peer voice 1 vofr
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 1...
Router2(config-dial-peer)#session target serial 0/0 200
Router2(config-dial-peer)#dial-peer voice 2 vofr
Router2(config-dial-peer)#destination-pattern 2...
Router2(config-dial-peer)#session target serial 0/1 300
Пример 8.19. Пример транзитной конфигурации, маршрутизатор 3
Router3(config)#interface serial 0/0
Router3(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterS(config-if)#frame-relay traffic-shaping
Router3(config-if)#frame-relay interface-dlci 300
Router3(config-fr-dlci)#class voice
RouterS(config-fr-dlci)#vofr data 4 call-control 5
Router3(config-fr-dlci)#map-class frame-relay voice
Router3(config-map-class)#frame-relay cir c
Router3(config-map-class)#frame-relay min-cir m
RouterS(config-map-class)#frame-relay be be
RouterS(confIg-map-class)#frame-relay voice bandwidth vb
Router3(config-map-class)#frame-relay fragment d
RouterS(config-map-class)#dial-peer voice 1 pots
RouterS{config-dial-peer)#destination-pattern 2001
Router3(config-dial-peer)#port 1/0/0
RouterS(config-dial-peer)#dial-peer voice 2 vofr
RouterS(config-dial-peer)#destination-pattern 1. . .
RouterS(config-dial-peer)#session target serial 0/0 200
Router3(config-dial-peer)#voice-port 1/0/0
Команды мониторинга и устранения неисправностей
Для мониторинга и отладки VoFR-конфигурации можно использовать несколько команд групп show и debug. Многие из них имеют общее применение и здесь не рассматриваются. В следующих разделах подробно описаны только команды, специфические для сетей VoFR.
Команды группы show
Читателю, вероятно, известно несколько команд, помогающих осуществлять мониторинг сети Frame Relay. В табл. 8.9 приведена краткая характеристика команд, которые наверняка уже знакомы читателю.
■ Таблица 8.9. Команды show
Команда
Описание
show interface interface number
Отображает подробную информацию о последовательном интерфейсе
show controller
Отображает подробную информацию о контроллере.
[interface | controller] number
Предоставляет отчет по всем подканалам DS0 в интегрированном устройстве CSU/DSU
show frame-relay pvc
Показывает статистику для ка:кдого сконфигурированного канала PVC
show frame-relay map
Отображает адреса Frame Relay
show frame-relay Imi
Показывает статистику пакетов LMI
Некоторые команды show, которые разработаны специально для технологий VoFR, перечислены в следующих разделах.
Команда show frame-relay vofr
Команда show frame-relay vofr [interface [dlci [cid]]] используется для отображения информации о подканалах FRF.11, которые используются в канале с номером DLCI VoFR. Запускать команду show frame-relay vofr необходимо из привилегированного режима ЕХЕС (интерфейса командной строки операционной системы Cisco 1OS). Параметры команды приведены в табл. 8.10.
Таблица 8.10. Параметры команды show frame-relay vofr
Параметр Описание
interface
(Необязательный параметр.) Тип определенного интерфейса и номер, для которого необходимо показать информацию по подканалу FRF.11
dlci
(Необязательный параметр.) Определенный идентификатор DLCI, для которого необходимо показать информацию по подканалу FRF.11
cid
(Необязательный параметр.) Определенный подканал, по которому необходимо показать информацию
Если перечисленные команды вводятся без указания интерфейса, то информация по подканалам FRF.11 выводится для всех интерфейсов VoFR и номеров DLCI, сконфигурированных на маршрутизаторе.
В настоящее время команда show frame-relay vofr для каналов PVC, сконфигурированных с командами vofr cisco или frame-relay interface-dlci voice-encap, не поддерживается маршрутизатором МС3810.
В примере 8.20 показан возможный результат работы команды show frame-relay vofr без указания интерфейса.
Пример 8.20. Результат использования команды show frame-relay vofr без указания интерфейса
3640_vofr#show frame-relay vofr
interface
vofr-type
dlci
cid
cid-type
SerialO/O.1
VoFR
16
4
data
SerialO/O.1
VoFR
16
5
call-control
SerialO/O.1
VoFR
16
10
voice
SerialO/1.1
VoFR cisco
17
4
data
В примере 8.21 интерфейс указан явно.
; Пример 8.21. Результат использования команды show frame-relay vofr ■ с указанием интерфейса
3640_vofr#show frame-relay vofr serialO
interface
vofr-type
dlci
cid
cid-type
SerialO
VoFR
16
4
data
SerialO
VoFR
16
5
call-control
SerialO
VoFR
16
10
voice
В примере 8.22 показан возможный результат работы команды show frame-relay vofr с указанием интерфейса и номера DLCI.
Пример 8.22. Результат использования команды show frame-relay vofr : с указанием интерфейса и номера DLCI
3640_vofr#show
frame-relay vofr
serialO 16
VoFR
Configuration
for interface
: SerialO
dlci
vofr-type
cid
cid-type
input-pkts
output-pkts
dropped-pkts
16
VoFR
4
data
0
0
0
16
VoFR
5
call-control
85982
86099
0
16
VoFR
10
voice
2172293
6370815
0
В примере 8.23 приведен возможный результат работы команды show frame-relay vofr с указанием интерфейса, номера DLCI и идентификатора CID.
; Пример 8.23. Результат использования команды show frame-relay vofr • с указанием интерфейса, номера DLCI и идентификатора CID
3640_vofr#show frame-relay vofr serialO 16 10
VoFR Configuration for interface SerialO dlci 16
vofr-type VoFR cid 10 cid-type voice input-pkts 2172293 output-pkts 6370815 dropped-pkts 0
В табл. 8.11 приведено описание выводимых полей.
Таблица 8.11. Описание полей в выводе по команде show frame relay vofr (для примеров 8.20-8.23)
Поле
Описание
interface
Номер интерфейса, выбранного для наблюдения FRF.11-подканалов
vofr-type cid
Тип рассматриваемого канала VoFR с идентификатором DLCI
Блок указанного идентификатора DLCI, который переносит заданный тип данных
cid-type input-pkts output-pkts dropped-pkts
Тип потока данных, транспортируемого по подканалу Количество пакетов, полученных подканалом Количество пакетов, переданных подканалом Общее число пакетов, отклоненных подканалом
Команда show frame-relay fragment
Команду show frame-relay fragment [interface interface [did]] можно использовать из привилегированного режима EXEC для отображения информации о фрагментации Frame Relay, имеющей место на маршрутизаторе Cisco (табл. 8.12).
Таблица 8.12. Команда show frame-relay fragment.
ПараметрОписание
interface(Необязательный параметр.) Указывает интерфейс, для которого отобража
ется информация, касающаяся фрагментации Frame Relay
interface(Необязательный параметр.) Номер интерфейса, содержащийподканалыс
одним номером DLCI (или несколько DLCI), для которого необходимо показать информацию о фрагментации
did(Необязательный параметр.) Определенный номер канала DLCI, для которо
го необходимо показать информацию по фрагментации
В случае, когда параметры команды show frame-relay fragment не указаны, выводится отчет по каждому идентификатору DLCI, сконфигурированному для фрагментации. Показанная информация включает тип фрагментации, сконфигурированный размер фрагмента, а также количество переданных, полученных и отклоненных пакетов.
При указании определенного интерфейса и номера DLCI выводится дополнительная информация.
Внимание!
Команда show frame-relay fragment не выводит никакой информации для маршрутизатора Cisco МС3810, сконфигурированного командой frame-relay interface-dlci voice-encap.
В примере 8.24 показан пример информации, выводимой командой show framerelay fragment, без указания каких-либо параметров.
• Пример 8.24. Информация, выводимая командой show frame-relay fragment, без параметров
routerttshow frame-relay
fragment frag-type
frag-size
in-frag
out-frag
interface dropped-frag
dlci
SerialO
108
VoFR-cisco
100
1261
1298
0
SerialO
109
Vo FR
100
0
243
0
SerialO
110
end-to-end
100
0
0
0
В примере 8.25 приведена информация, выводимая командой show frame-relay fragment, с указанием интерфейса и номера DLCI.
interface Seriall/0 16 fragment type end-to-end out fragmented pkts 0 out fragmented bytes 0 out un-fragmented pkts 0 out un-fragmented bytes 0 out pre-fragmented pkts 0 out pre-fragmented bytes out dropped fragmenting pkts 0bit set 0interface Seriall/0 16 fragment type end-to-end out fragmented pkts 0 out fragmented bytes 0 out un-fragmented pkts 0 out un-fragmented bytes 0 out pre-fragmented pkts 0 out pre-fragmented bytes out dropped fragmenting pkts 0bit set 0Пример 8.25. Команда show frame-relay fragment с указанием интерфейса и номера DLCI
interface Seriall/0 16 fragment type end-to-end out fragmented pkts 0 out fragmented bytes 0 out un-fragmented pkts 0 out un-fragmented bytes 0 out pre-fragmented pkts 0 out pre-fragmented bytes out dropped fragmenting pkts 0
bit set 0
interface Seriall/0 16 fragment type end-to-end out fragmented pkts 0 out fragmented bytes 0 out un-fragmented pkts 0 out un-fragmented bytes 0 out pre-fragmented pkts 0 out pre-fragmented bytes out dropped fragmenting pkts 0
bit set 0
router#show frame-relay fragment fragment-size 45 in fragmented pkts 0 in fragmented bytes 0 in un-fragmented pkts 0 in un-fragmented bytes 0 in assembled pkts 0 in assembled bytes 0 in dropped reassembling pkts 0 in timeouts 0 in out-of-sequence fragments 0 in fragments with unexpected В out interleaved packets 0
В табл. 8.13 описаны наиболее значимые поля вывода в примерах 8.24 и 8.25.
Таблица 8.13. Описание полей команды show frame-relay fragment
Поле
Описание
interface
Подынтерфейс, содержащий канал DLCI, к которому относятся сведения о фрагментации
dlci
Номер DLCI, к которому применяется информация о фрагментации
frag-type
Тип фрагментации, настроенный на указанном DLCI. Поддерживаемыми типами являются; сквозной, VoFR и VoFR-Cisco
frag-size in-frag out-frag dropped-frag in/out fragmented pkts
in/out fragmented bytes
Конфигурируемый размер фрагмента в байтах
Общее количество пакетов, полученных указанным каналом DLCI
Общее количество пакетов, отправленных указанным каналом DLCI
Общее число пакетов, отброшенных данным DLCI
Общее число фреймов с заголовками фрагментации, получен- ных/переданных данным каналом DLCI
Общее количество байтов, включая заголовки Frame Relay, получен- ных/переданных данным каналом DLCI
Поле
Описание
in/out un-fragmented pkts
Общее число фреймов, полученных/переданных данным каналом DLCI, которые не требуют повторной сборки и, следовательно, не содержат заголовок FRF.12. Значение таких счетчиков может быть увеличено только в том случае, когда установлен сквозной тип фрагментации
in/out unfragmented bytes
Общее число байтов, полученных/переданных данным каналом DLCI, которые не требуют повторной сборки и, следовательно, не содержат заголовок FRF.12. Значение таких счетчиков может быть увеличено только в том случае, когда установлен сквозной тип фрагментации
in-assembled pkts
Общее число полностью повторно собранных фреймов, полученных данным каналом DLCI, включая фреймы без заголовка фрагментации Frame Relay (в нефрагментированных пакетах). Значение этого счетчика соответствует количеству фреймов, которые видны протоколам верхнего уровня
out prefragmented pkts
Общее число полностью повторно собранных фреймов, полученных данным каналом DLCI, включая фреймы без заголовка фрагментации Frame Relay (за исключением нефрагментировнных пакетов)
in-assembled bytes
Общее количество байтов в полностью повторно собранных (реконструированных) фреймах, полученных данным каналом DLCI, включая фреймы без заголовка фрагментации Frame Relay (в нефрагментированных пакетах). Значение данного счетчика соответствует общему количеству байтов, которые видны протоколам верхнего уровня
out pre-fragmented bytes
Общее количество байтов в полностью повторно собранных (реконструированных) фреймах, полученных данным каналом DLCI, включая фреймы без заголовка фрагментации Frame Relay (за исключением нефрагментированных байтов). Значение этого счетчика соответствует общему количеству байтов, которые видны протоколам верхнего уровня
in dropped reassembling pkts
Общее количество фрагментов, полученных данным каналом DLCI, отброшенных по таким причинам, как недостаток памяти, получение сегментов из последовательности, получение неожиданного фрейма с установленным В-битом или срабатывание таймера при реконструировании фрейма
out dropped fragmenting pkts
in timeouts
Количество фрагментов, отброшенных данным каналом DLCI при передаче в связи с нехваткой оперативной памяти
Количество тайм-аутов при реконструировании, имевших место на данном канале DLCI при приеме фреймов. (Фрейм, который не был полностью реконструирован в течение двух минут, отбрасывается; при этом значение счетчика тайм-аутов увеличивается на единицу.)
in out-of sequence fragments
in fragments with unexpected b bit set
Количество фрагментов, полученных данным каналом DLCI и имеющих неправильный номер в последовательности
Количество фрагментов, полученных данным каналом DLCI и имеющих неожиданный установленный В-бит. В этом случае все реконструируемые фрагменты отбрасываются, а новый фрейм начинается с этого фрагмента
out interleaved packets
Количество пакетов, покидающих данный канал DLCI, у которых была изменена очередность в сегментах
Команды группы debug
Как и в случае с командами show, существует группа команд debug, часть которых уже должна быть знакома читателю. Три наиболее важные из них описаны в табл. 8.14.
[ Таблица 8.14. Команды группы debug, полезные при устранении !неисправностей в сети
КомандаОписание
debug frame-relay eventsdebug frame-relay Imi debug frame-relay packetsdebug frame-relay eventsdebug frame-relay Imi debug frame-relay packetsОтображает важные события, произошедшие с пакетами Frame Relay
debug frame-relay events
debug frame-relay Imi debug frame-relay packets
debug frame-relay events
debug frame-relay Imi debug frame-relay packets
Отображает обмен пакетами LMI с провайдером службы
Отображает общее декодирование фреймов Frame Relay
Команда debug ccfrfll session
Для того чтобы отобразить функциональные вызовы формата ccfrfl I во время установления соединения и при его ликзидации, следует использовать команду debug ccfrfll session в привилегированном ЕХЕС-режиме. Для отключения функции отладки (debug) эта команда используется с ключевым словом по.
Данная команда не применяется для модели устройства МС38Ю. Для ее использования на маршрутизаторе Cisco 7500 требуется наличие процессора VIР.
Команду можно использовать для получения отладочной информации о различных функциях интерфейса провайдера услуг (service provider interface — SPl) соединений FRF.Il и VoFR. Следует отметить, что данная команда отладки не отображает информацию коммутируемого канала VoFR SP1, разработанного корпорацией Cisco.
Такой тип отладки полезен только в том случае, когда в качестве протокола сеанса установлен “frfl I-trunk”.
В примере 8.26 приводится информация, выводимая командой debug ccfrfll session. Отметим, что форма вывода была несколько откорректирована в связи с типографскими ограничениями.
| Пример 8.26. Информация, выводимая командой debug ccfrfll session
router#debug ccfrfll session
INCOMING CALL SETUP (port setup for answer-mode):
*Mar 6 18:04:07.693:ccfrfll_process_timers:scb (0x60EB6040)timer (0x60EB6098) expired
*Mar 6 18:04:07.693:Setting accept_incoming to TRUE
*Mar 6 18 : 04:11.213:ccfrf1l_incoming_request:peer tag
800:callingNumber=
+2602100,calledNumber=+3622110
*Mar 6 18:04:11.213:ccfrfll_initialize_ccb:preffered_codec set(-l)(0)
*Mar 6 18:04:11,213:ccfrfll_evhandle_incoming_call_setup_request:calling +2602100, called +3622110 Incoming Tag 800
*Mar 6 18:04:11.217:ccfrfll_caps_ind:PeerTag =800
*Mar 6 18:04:11.217:codec(preferred)=4 , fax_rate =2,vad =2
*Mar 6 18:04:11.217:cid =30,config_bitmask =0, codec_bytes =20, signal_type=2
*Mar 6 18:04:11.217:required_bandwidth 8192
'Mar 6 18:04:11.217:ccfrfll_caps_ind:Bandwidth reservation of 8192 bytes succeeded.
♦Mar 6 18:04:11.221:ccfrfll_evhandle_call_connect:Entered
CALL SETUP (MASTER):
5d22h:ccfrf1l_call_setup_request:Entered
5d22h:ccfrfll_evhandle_call_setup_request:Entered
5d22h:ccfrfll_initialize_ccb:preffered_codec set(-l)(0)
5d22h:ccfrfll_evhandle_call_setup_request:preffered_codec set(9) (24)
5d22h:ccfrfll_call_setup_trunk:subchannel linking successful
5d22h:ccfrfll_caps_ind:PeerTag =810
5d22h:codec(preferred)=512,fax_rate =2,vad =2
5d22h:cid =30,config_bitmask =1,codec_bytes =24,signal_type=2
5d22h:required_bandwidth 6500
5d22h:ccfrfll_caps_ind:Bandwidth reservation of 6500 bytes succeeded.
CALL TEARDOWN:
♦Mar 6 18:09:14.805:ccfrfll_call_disconnect:peer tag 0
♦Mar 6 18:09:14.805:ccfrfll_evhandle_call_disconnect:Entered
♦Mar 6 18:09:14.805:ccfrfll_call_cleanup:freeccb 1,call_disconnected 1
♦Mar 6 18:09:14.805:ccfrfll_call_cleanup:Setting accept_incoming to FALSE and starting incoming timer
♦Mar 6 18:09:14.809:timer 2:(0x60EB6098)starts -delay (70000)
♦Mar 6 18:09:14.809:ccfrfll_call_cleanup:Alive timer stopped
♦Mar 6 18:09:14.809:timer 1:(0x60F64104)stops
♦Mar 6 18:09:14.809:ccfrfll_call_cleanup:Generating Call record
♦Mar 6 18:09:14.809:cause=10 tcause=10 cause_text="normal call clearing . "
♦Mar 6 18:09:14.809:ccfrfll_call_cleanup:Releasing 8192 bytes of reserved bandwidth
♦Mar 6 18:09:14.809:ccfrfll_call_cleanup:ccb 0x60F6404C,vdbPtr 0x610DB7A4 freeccb_flag=l,call_disconnected_flag=l
Команда debug ccswvoice vofr debug
Для того чтобы отобразить функциональные вызовы ccwvoice во время установления соединения и при его ликвидации, следует использовать команду debug ccswvoice vofr debug в привилегированном ЕХЕС-режиме. Для отключения функции отладки (debug) эта команда используется с ключевым словом по.
Данная команда не применяется для модели МС3810. Для ее использования на маршрутизаторе Cisco 7500 требуется наличие процессора VIР.
Рассматриваемую команду следует использовать для устранения проблем с вызовом VoFR, использующим “Cisco-коммутируемый” протокол сеанса. Она предоставляет ту же самую информацию, что и команда debug ccswoice, но включает также дополнительную отладочную информацию, касающуюся вызовов.
В примере 8.27 приведена информация, выводимая командой debug ccswvoice vofr debug.
Пример 8.27. Информация, выводимая командой debug ccswvoice vofr-debug
router#debug ccswvoice vofr-debug
CALL TEARDOWN:
3640_vofr(config-voiceport)#
’Mar 1 03:02:08.719:ccswvofr_bridge_drop:dropping bridge calls src 17 dst
16“
dlci 100
cid 9 state ACTIVE
’Mar 1 03:02:08.727:ccswvofr:calllD 17 dlci 100 cid 9 state ACTIVE event O/G REL
’Mar 1 03:02:08.735:ccswvofr:calllD 17 dlci 100 cid 9 state RELEASE event I/C RELCOMP
’Mar 1 03:02:08.735:ccswvofr_store_call_history_entry:cause=22 tcause=22 cause_text=no circuit.
3640_vofr(config-voiceport)#
CALL SETUP (outgoing):
’Mar 1 03:03:22.651:ccswvofr:calllD 23 dlci -1 cid -1 state NULL event O/G SETUP
’Mar 1 03:03:22.651:ccswvofr_out_callinit_setup:calllD 23 using dlci 100 cid 10
’Mar 1 03:03:22.659:ccswvofr:calllD 23 dlci 100 cid 10 state O/G INIT event I/C PROC
’Mar 1 03:03:22.667:ccswvofr:calllD 23 dlci 100 cid 10 state O/G PROC event I/C CONN
ccfrfll_caps_ind:codec(preferred)=0
Команда debug ccswvoice vofr-session
Для того чтобы отобразить функциональные вызовы ccwvoice во время установления соединения и при его ликвидации, следует использовать команду debug ccswvoice vofr-session в привилегированном ЕХЕС-режиме. Для отключения функции отладки (debug) используется команда с параметром по.
Данная команда не применяется для модели МС3810. Для ее использования на маршрутизаторе Cisco 7500 требуется процессор VIР.
Команду debug ccswvoice vofr-session можно использовать для отображения смены состояний “Cisco-коммутируемой машины" состояний по мере обработки вызова. Ее следует использовать для устранения проблем с вызовом VoFR, использующим “Cisco-коммутируемый” протокол сеанса.
i Пример 8.28. Информация, выводимая командой debug ccswvoice vofr-session
i.
router#debug ccswvoice vofr-session
CALL TEARDOWN:
3640_vofr(config-voiceport)#
’Mar 1 02:58:13.203:ccswvofr:calllD 14 dlci 100 cid 8 state ACTIVE event O/G REL
’Mar 1 02:58:13.215:ccswvofr:calllD 14 dlci 100 cid 8 state RELEASE event I/C RELCOMP
3640_vofr(config-voicepoat)#
CALL SETUP (outgoing): ’Mar 1 02:59:46.551:ccswvofr:calllD 17 dlci -1 cid -1 state NULL event
O/G SETUP
‘Mar 1 02:59:46.559:ccswvofr:calllD 17 dlci 100 cid 9 state O/G INIT event I/O PROC
‘Mar 1 02:59:46.567:ccswvofr:calllD 17 dlci 100 cid 9 state O/G PROC event I/C
CONN
3640_vofr(config-voiceport)#
Команда debug frame-relay fragment
Для отображения информации, связанной с фрагментаций типа Frame Relay, для каналов PVC следует использовать команду debug frame-relay fragment [event|interface type number dlci\ в привилегированном командном режиме. Для отключения функции отладки используется команда с параметром по.
После ввода команды отображаются сообщения о событиях или ошибках, связанных с фрагментацией Frame Relay. При этом она работает на уровне канала PVC на конкретном выбранном интерфейсе.
Команда не поддерживается на маршрутизаторах Cisco МС3810 для фрагментов, полученных каналом PVC и сконфигурированных с помощью команды voice-encap.
В примере 8.29 показана информация, выводимая командой debug frame-relay fragment interface.
Пример 8.29. Информация, выводимая командой debug frame-relay•
fragment interface'
router#debug frame-relay fragment interface serial 0/0 109
This may severely impact network performance.
You are advised to enable 'no logging console debug'. Continue? [conf irm ] Frame Relay fragment/packet debugging is on
Displaying fragments/packets on interface Serial0/0 dlci 109 only Serial0/0(i) :dlci 109,rx-seq-num 126, exp_seq-num 126,BE bits set, frag_hdr 04 CO 7E
Serial0/0(o):dlci 109,tx-seq-num 82,BE bits set, frag_hdr 04 CO 52
В примере 8.30 показана информация, выводимая командой debug frame-relay fragment event.
Пример 8.30. Информация, выводимая командой debug frame-relay fragment event]
rcuter#debug frame-relay fragment event
This may severely impact network performance.
You are advised to enable 'no logging console debug'. Continue? [confirm ]
Frame Relay fragment event/errors debugging is on
Frame-relay reassembled packet is greater than MTU size, packet dropped on
serial 0/0 dlci 109
Unexpected В bit frame rx on serial0/0 dlci 109,dropping pending segments
Rx an out-of-sequence packet on serial 0/0 dlci 109,seq_num_received 17 seq_num_expected 19
Команда debug voice vofr
Для отображения попыток установки вызова со стороны магистральных каналов Cisco или каналов FRF. И, а также сообщения о том, какая адресуемая точка вызова при этом используется, рекомендуется использовать команду debug voice vofr в привилегированном командном режиме (ЕХЕС). Для отключения функций отладки используется команда с параметром по.
Данная команда используется только для каналов Cisco и FRF.И. К коммутируемым вызовам она не применяется. Маршрутизаторы серии Cisco 7500 для использования этой команды требуют наличия процессора VIР.
На маршрутизаторе Cisco МС3810 данная команда может применяться к точкам вызова VoFR, VoATM и VoHDLC.
В примере 8.31 показана информация, выводимая командой debug voice vofr.
Пример 8.31. Информация, выводимая командой debug voice vofr, ; для магистрального канала Cisco
router#debug voice vofr
ld05h:1/1:VOFR,unconf ==>pending_start
ld05h:1/1:VOFR,create VOFR
ld05h:1/1:VOFR,search dial-peer 7100 preference 0
ld05h:1/1:VOFR,pending_start ==>start
ld05h:1/1:VOFR,
ld05h:voice_configure_perm_svc:
ld05h:dial-peer 7100 codec =G729A payload size =30 vad =off dtmf relay =on seq num =off
ld05h:voice-port 1/1 codec =G729A payload size =30 vad =off dtmf relay =on seq num =off
ld05h:1/1:VOFR,SIGNAL-TYPE =cept
ld05h:init_frf11 tcid 0 master 0 signaltype 2
ld05h:Going Out Of Service on tcid 0 with sig state 0001
ld05h:1/1:VOFR,start get event idle
ld05h:1/1:VOFR,start get event
ld05h:1/1:VOFR,start get event set up
ld05h:1/1:VOFR,start ==>pending_connect
ld05h:1/1:VOFR,pending_connect get event connect
ld05h:1/1:VOFR,pending_connect ==>connect
ld05h:1/1:VOFR,SIGNAL-TYPE =cept
ld05h:init_frf11 tcid 0 master 1 signaltype 2
ld05h:start_vofr_polling on port 0 signaltype 2
В примере 8.32 показана информация, выводимая командой debug voice vofr, для магистрального канала FRF.И.
, Пример 8.32. Информация, выводимая командой debug voice vofr, : для магистрального канала FRF.11
router#debug voice vofr
ld05h:1/1:VOFR,search dial-peer 7200 preference 2
ld05h:1/1:VOFR,SIGNAL-TYPE =cept
ld05h:Launch Voice Trunk:signal-type 2
ld05h:calculated bandwidth =10,coding =6,size =30
ld05h:%Voice-port 1/i is down.
ld05h:1/1:VOFR,pending_start get event idle
ld05h:Codec Type =6 Payload Size =30 Seqttoff
ldOSh:%Voice-port 1/1 is up.
ld05h:init_frf11 tcid 0 master 1 signaltype 2
ld05h:status OK :cid =100
ldO5h:1/1:VOFR,
ld05h:start FRF11
ld05h:1/1:VOFR,pending_start ==>frf11
ld05h:1/1:VOFR,SIGNAL-TYPE =cept
Резюме
В данной главе были рассмотрены некоторые аспекты функционирования сетей Frame Relay, в особенности имеющие отношение к предоставлению необходимого качества обслуживания для потока данных VoFR. Были также описаны компоненты постоянной задержки, такие как задержка распространения, последовательная задержка и задержка обработки. Средствами технологии QoS для преодоления и смягчения разных форм задержки являются дополнительная ширина полосы пропускания, фрагментация и механизм определения голосовой активности. Кроме того, были рассмотрены компоненты переменной задержки — буферы восстановления синхронизации, задержки очереди и задержки распределенной сети. Другая важная тема, рассмотренная в данной главе, касалась выбора кодека для удовлетворения требований к полосе пропускания. Для того чтобы помочь проектировщику создать эффективную интегрированную сеть, были также рассмотрены такие вопросы, как необходимость формирования потока данных Frame Relay, способы его ограничения и различные механизмы формирования очереди, обеспечиваемые операционной системой Cisco IOS. Большая часть главы посвящена описанию разнообразных команд, которые можно использовать в системе Cisco 1OS для конфигурирования Frame Relay с целью обслуживания голосовых потоков, для осуществления мониторинга и устранения неисправностей конфигурации голосовых служб Cisco.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Какой тип сети Frame Relay минимизирует количество транзитных переходов и предоставляет различное качество обслуживания?
Назовите две основные категории задержки и три специфических типа каждой из категорий.
Каков стандартизированный механизм фрагментации данных Frame Relay?
Каков стандартизированный механизм фрагментации данных в канале PVC, используемом для сети VoFR?
Какая команда используется для конфигурирования механизма PQ-WFO?
Назовите предпочтительный метод формирования очереди для соединения VoFR.
Как сконфигурировать скорость CIR для ограничения потока?
Как сконфигурировать поканальное (для каждого виртуального канала) формирование очереди и формирование потока для всех каналов PVC интерфейса Frame Relay?
Какая максимальная однонаправленная задержка допустима при разработке VoFR-сети?
Какое количество байт в VoFR-фрейме не является полезной нагрузкой?
В этой главе...
Описаны принципы работы ATM-сети, включая содержимое ATM-ячеек, классы служб, распределение полосы пропускания и качество обслуживания (QoS).
Описаны особенности маршрутизаторов Cisco, поддерживающих технологию VoATM.
Рассмотрено конфигурирование служб распределенных сетей, интерфейсов голосовых портов и адресуемых точек вызова на маршрутизаторах Cisco 3600 и МС3810 для поддержки технологии VoATM с использованием магистрали MFT WAN и карт IMA.
ГлаваГлава99
Глава
Глава
9
9
Конфигурирование маршрутизаторов Cisco в сетях VoATM
В настоящей главе приведены начальные сведения о теории и принципе действия режима асинхронной передачи (asynchronous transfer mode — ATM), рассмотрены различные типы потоков данных в ATM-сетях, методы, которые используются в таких сетях для минимизации задержек и отклонений задержек (называемых также потерей синхронизации (jitter)). Кроме того, ниже детально описан процесс конфигурирования и устранения неисправностей для передачи голоса по сетям ATM.
Введение в технологию ATM
Технология ATM представляет собой метод коммутации дтя передачи информации ■ в ячейках фиксированного размера, основанный на запросах приложений и приоритетности. Ниже перечислены основные характеристики ATM.
Технология ATM использует небольшие ячейки фиксированного размера (53 октета).
ATM является протоколом с установлением соединения.
Технология ATM поддерживает множество типов служб.
ATM применим к потокам данных локальных и распределенных сетей.
Виртуальные каналы (virtual circuit — VC) технологии ATM имитируют каналы открытой коммутируемой телефонной сети (public switched telephone network — PSTN).
Технология ATM минимизирует как задержку, так и вариации задержек передачи пакетов.
Существует множество особенностей технологии ATM, которые позволяют ей успешно функционировать в качестве механизма передачи голоса.
Наличие множества классов служб позволяет связывать различные типы данных с разными классами служб для более четкого управления потоком данных.
Технологии распределения полосы пропускания, используемые совместно с классами служб, допускают большую степень детализации качества обслуживания (quality of service — QoS), чем в других транспортных механизмах, таких, например, как протоколы Frame Relay и Х.25.
Особая структура технологии, которая ^инимизирует задержку и вариации задержки.
Каждый из перечисленных аспектов детально описан в следующих разделах.
Классы обслуживания ATM: VBR, CBR и ABR
Технология ATM предоставляет различные классы обслуживания (classes of service), и пропускная способность, желательная для каждого типа потока данных, должна соответствовать определенному классу. Некоторые классы потоков данных обеспечивают только доставку данных (или негарантированную доставку, технология best-effort), а другие гарантируют минимальную полосу пропускания для определенного класса потоков данных.
Класс постоянной скорости передачи (constant bit rate — CBR) и класс переменной скорости передачи (variable bit rate — VBR) способны обеспечить передачу данных в реальном времени (real-time traffic), таких, например, как голос или видео, а также видеоконференции. Такие классы применяются для гарантии определенного уровня обслуживания. Применение скорости CBR во время установки вызова позволяет задать размер полосы пропускания, сквозную задержку и вариацию задержки. Существуют два типа VBR: тип реального времени (real-time — VBR-rt) и нереального времени (non-real-timc — VBR-nrt). Класс VBR-rt используется для соединений, которым необходима фиксированная синхронная взаимосвязь между выборками (samples), a VBR-nrt — для соединений, в которых нет такой взаимосвязи, но необходимо гарантированное качество обслуживания.
Классы с “неопределенной битовой скоростью" (unspecified bit rate — UBR) и “доступной скоростью передачи” (available bit rate — ABR) были разработаны в расчете на пульсирующие (bursty) потоки данных и являются более предпочтительными для приложений, работающих с обычными данными. В частности, класс UBR не гарантирует доставку потока данных.
Каждому классу предоставляется гарантированная минимальная полоса пропускания, которая обеспечивает определенное поведение при нагрузке (например, качество передачи голоса не ухудшается при всплеске передачи данных). Если доступна дополнительная полоса пропускания, то каждый класс может получить доступ к ней, что позволяет технологии ATM поддерживать множественные комплексные классы обслуживания (classes of service — CoS).
Ключевое архитектурное требование технологии ATM заключается в том, что необходимо реализовать очереди внутренней выделенной сети (т.е. магистрали) для каждого поддерживаемого типа службы.
Простым примером может служить сравнение передачи голоса и обычных данных. При передаче голоса предъявляются более строгие требования к задержке. Задержка должна быть небольшой и постоянной во избежание прерывания или блокирования в точке выхода. При передаче голоса допускается некоторая степень потери ячеек, однако она должна быть минимизирована. С другой стороны, данные приложений обычно вообще не допускают потери ячеек и используют надежный транспорт для повторной транспортировки потерянных пакетов. Таким образом, при угрозе возникновения перегрузки структура, которая поддерживает такие типы трафика в выделен-
ных очередях, может совместно с механизмами интеллектуальной обработки очереди принять решение о необходимости отбросить одну ячейку и выбрать ее из очереди обычных данных, а не голосовых.
Чем больше очередей, тем шире возможности алгоритмов обработки очередей в обеспечении разных типов механизмов с гарантированным качеством обслуживания, даже в том случае, когда доступные ресурсы сокращаются.
Технология ATM разработана таким образом, чтобы распределять выделенные сетевые очереди, основываясь на подмножествах механизма качества обслуживания (QoS). Такое утверждение означает, что технология ATM может обрабатывать очереди интеллектуально и обеспечивать определенное качество обслуживания эффективным способом, который не требует “перепроектирования” ресурсов.
Внимание!
Чтобы гарантировать качество с помощью механизмов CoS и QoS, необходимо обеспечить выделенные сетевые очереди для различных типов служб. Существует несколько различных вариантов операционной системы Cisco IOS с различными характеристиками ядра маршрутизации. Разница между ними заключается в различии типов поддержки технологии VoATM. Для каждой характеристики, которую планируется использовать, необходимо проверить примечания к конкретной версии системы, чтобы убедиться, что данная характеристика включена в ту версию Cisco IOS, которую предполагается использовать. Для получения списка самых новых функций системы и доступных версий операционной системы Cisco IOS следует обратиться на Web-узел корпорации Cisco.
Распределение полосы пропускания технологии ATM
В отличие от обычных данных, передаваемых по локальной сети, к голосовым данным предъявляются строгие требования в отношении задержки и синхронизации с целью сохранения членораздельной речи. Такие требования и необходимость эффективного использования полосы пропускания должны быть, насколько это возможно, сбалансированы.
На рис. 9.1 показано, как технология ATM может предоставить минимальную часть полосы пропускания для каждого приложения. Если какому-либо приложению не требуется вся полоса пропускания, то ею могут воспользоваться остальные приложения.
Рис. 9.1. Распределение полосы пропускания технологии А ТМ
Устройства Cisco для сетей VoATM используют технологии формирования очередей и назначения приоритета для того, чтобы обеспечить каждому отдельному приложению требуемую полосу пропускания и службу QoS. Технологии формирования очередности и назначения приоритета анализируют полосу пропускания на поканальной основе (т.е. в каждом виртуальном канале).
Технологии минимизации задержки и минимизация вариации задержек
Существует целый ряд способов минимизации задержки и ее вариации в сетевой среде. Передача в технологии ATM использует 53-байтовую ячейку. Поскольку ячейки невелики, то задержка между передачами полезных данных (т. е. неслужебных данных) также мала. Ячейка ATM состоит из 5-байтового заголовка и 48-байтовой полезной нагрузки. В случае получения пакета данных, большего, чем 48 байт, и предназначенного для передачи через линию ATM, такой пакет делится на несколько 48байтовых блоков полезной нагрузки для последующей сборки в принимающей точке. Такой процесс называют сегментацией и сборкой (segmentation and reassembly — SAR). На рис. 9.2 показана сегментация исходящего пакета размером более 144 байт. Для переноса полезной нагрузки данный пакет требует четырех АТМ-ячеек (144/48 = 3 полных ATM-фрейма). Фиксированный размер ячейки и классы обслуживания позволяют технологии ATM обеспечивать более четко распределенную пропускную способность, чем у других транспортных протоколов второго уровня.
Рис. 9.2. Создание АТМ-ячеикиРис. 9.2. Создание АТМ-ячеики53 байта53 байтаЯчейка ATMЯчейка ATM
Рис. 9.2. Создание АТМ-ячеики
Рис. 9.2. Создание АТМ-ячеики
53 байта
53 байта
Ячейка ATM
Ячейка ATM
Другой способ минимизации задержки заключается в использовании различных классов обслуживания, которые обсуждались выше, в разделе “Классы обслуживания ATM: VBR, CBR и ABR’". Путем выбора соответствующего класса обслуживания можно гарантировать, что голос, видео и другие типы передаваемых данных, которые не допускают большой задержки или срывов синхронизации, получат соответствую-
шее качество обслуживания. Каждый тип данных, который приписан к определенному классу обслуживания, следует по отдельному виртуальному каналу (VC). Таким образом, находясь в отдельном виртуальном канале, поток данных имеет собственную очередь. Такая ситуация означает, что существует возможность классификации потока данных таким образом, чтобы голос не попадал в одну очередь с данными.
Аппаратное обеспечение Cisco для сетей VoATM
Корпорация Cisco Systems производит различное оборудование, которое поддерживает ATM-передачу. В следующих разделах обсуждаются только те модули, которые используются для сетей VoATM в шасси, поддерживающих прямое подключение голосовых устройств. Такие устройства включают аналоговые телефоны, клавишные коммутаторы, мини-АТС и соединения с телефонной сетью (PSTN). Рассматриваемое оборудование способно выполнять мультиплексирование голоса, видео и данных в ATM-магистралях типа Т1 или Е1.
Существуют два конкретных типа аппаратного обеспечения, которые предоставляют возможность работы с сетями ATM: модуль многопотоковой магистрали (multiflex trunk — МЕТ) и сетевой модуль инверсного мультиплексирования ATM (network module-inverse multiplex ATM — NM-IMA). Конкретные номера отдельных компонентов можно найти в каталоге на Web-узле корпорации Cisco.
Многопотоковая магистраль (MFT)
Магистраль МЕТ используется во многих приложениях в качестве интерфейса маршрутизатора Cisco МС3810. Модуль МЕТ обеспечивает поддержку стандартов ANSI Т1.403 (Т1) или ITU G.703 (Е1), а также предоставляет встроенные устройства CSU/DSU.
МЕТ может работать в двух режимах:
многопотоковый режим;
ATM-режим.
В многопотоковых службах такой интерфейс может быть использован для данных, передачи цифрового голоса по магистралям и для TDM-каналов, однако, не может использоваться для ATM-служб. В ATM-режиме весь канал Т1/Е1 предоставляется (что является необходимым) протоколам ATM. Голосовые соединения осуществляются посредством передачи сжатых голосовых данных с использованием служб AAL5 VBR. Как и в многопотоковом режиме, через ATM-магистраль могут предоставляться многочисленные службы, включая передачу данных по локальной сети и видео, все они используют АТМ-инкапсуляцию.
Сетевой модуль инверсного мультиплексирования ATM (NM-IMA)
Многопортовые сетевые модули Tl/El ATM с поддержкой протоколов IMA позволяют пользователю получить большую полосу пропускания и использовать многофункциональные возможности АТМ-служб.
Технология IMA является спецификацией форума ATM (ATM Forum1), которая предоставляет экономически эффективную и расширяемую альтернативу службам каналов ТЗ/ЕЗ. Выигрыш возможен благодаря тому, что сетевые провайдеры могут использовать общедоступные службы Т1 с использованием технологий ATM и взаимодействовать с оборудованием, основанным на стандартах других производителей. Функции многопортовых сетевых модулей Tl/El IMA позволяют получить доступ к внешним каналам распределенной сети ATM с требованиями к полосе пропускания, находящимися в диапазоне уровней DS1 и DS3. Каждый Т1-канал обеспечивает скорость 1,544 мегабит в секунду (Мбит/с), а каждый El-канал — 2,048 Мбит/с. Поскольку технология IMA объединяет множество каналов Т1/Е1, полосу пропускания можно увеличить с небольшими финансовыми затратами, что позволит внешним каналам распределенной сети функционировать в дуплексном режиме на одной карте со скоростями в диапазоне 1,544—16 Мбит/с.
Все четыре многопортовых сетевых модуля ATM поддерживают пятый адаптационный уровень ATM-форума (ATM Forum Adaptation Layer 5 — AAL5) с такими категориями качества обслуживания ATM: UBR, VBR-rt , VBR-nrt и ABR. Технологии VoIP и стандарты передачи видеостандарта Н.323 через сети ATM поддерживаются сегодня на основе категории VBR-rt и соответствующих параметров CoS имеющимися в настоящее время аналоговыми голосовыми или факсимильными сетевыми модулями с платами голосового интерфейса (VIC) или новыми магистральными сетевыми модулями цифровых голосовых пакетов линий Т1 с платами многопотоковых магистралей.
Поддержка технологий VoIP и Н.323 видеоприложений, заложенная в многопортовые модули IMA Т1/Е1, обеспечивает низкую задержку, поддержку передачи голосовых данных без потери синхронизации, расширение полосы пропускания и высококачественную сквозную передачу голосовых и видеоданных. При объединении многопортовых сетевых ATM-модулей с телефонными системами высокой плотности пакетов для маршрутизаторов Cisco серии 2600 и 3600 обеспечивается многофункциональная реализация сети, взаимодействующая с другими продуктами АТМ-форума, соответствующими протоколу IMA версии 1.0, производимыми Cisco.
На момент написания данной книги доступны были оба вида карт: 4- и 8-портовая.
Ограничение потока данных в виртуальном канале ATM
Ограничение потока данных (traffic shaping) является важным компонентом планирования VoATM-сети. Разработчик сети должен быть знаком с типами потоков данных, их допустимыми задержками и чувствительностью к синхронизации. В следующих разделах обсуждаются характеристики голосовых выборок (sample), формулы, необходимые для расчета полосы пропускания, и другие аспекты формирования АТМ- потока с использованием операционной системы Cisco IOS.
В расчете допустимой задержки используется размер выборки кодека. На рис. 9.3 наглядно продемонстрированы различия в размерах фреймов кодека, их сегментации
Форум ATM — международная организация, которая основана в 1991 г. Cisco Systems, NET/ADAPTIVE, Northern Telecom и Sprint и занимается разработкой и внедрением стандартов в области ATM-технологий. ATM Forum развивает официальные стандарты ANSI и 1TU-T, а также создает соглашения о внедрении еще до появления официальных стандартов. — Прим. ред.
и структур ATM-ячейки для голосовых вызовов CS-ACLP (стандарт G.729) и РСМ (стандарт G.711). Следует заметить, что для передачи одной голосовой выборки метод РСМ требует большого количества АТМ-ячеек.
CS-ACELP/G.729
Одна ячейка
8-байтовый АА15-трейлер
7-байтовый промежуток
30-байтовая полезная голосовая нагрузка
3-байтовый заголовок протокола
5-байтовый АТМ-заголовок
PCM/G.711
Первая из шести ячеек
45-байтовая полезная голосовая нагрузка
3-байтовый заголовок протокола
5-байтовый АТМ-заголовок
Вторая из пяти ячеек
48-байтовая голосовая полезная нагрузка
5-байтовый АТМ-заголовок
Шестая из шести ячеек
8-байтовый AAL5трейлер
37-байтовый промежуток
3-байтовая голосовая полезная нагрузка
5-байтовый АТМ-заголовок
Рис. 9.3. Размеры голосовых выборок
Формулы для расчета полосы пропускания ATM
Для определения полосы пропускания конкретного кодека используются следующие формулы:
ширина полосы пропускания ATM = ([количество ячеек в
образце х 53] х 8) / скорость образца в миллисекундах (мс);
количество ATM ячеек в образце = (размер образца [в байтах] + 3 (байта заголовка vofr) + 8 [байт аа15 ОН]) / 48 (округлить до целого числа).
Ниже приводится стандартная формула для метода G.729 (округленная до следующего четного значения скорости (Кбит/с); например, 14,1 округляется до 15).
G.729 и G.729a — 30 м/с стандартный интервал = ([1 х 53] х 8) / .030 = 15 Кбит/с.
Внимание!
Маршрутизатор Cisco МС3810, работающий под управлением Cisco IOS версии 12.03 или более ранней, по умолчанию использует в качестве значения для одного вызова величину 15 Кбит/с (для стандартов G.729 и G.729a) и 85 Кбит/с (для стандарта G711).
В табл. 9.1 показано, как установить тип потока данных Cisco (AAL1, AALSsnap и др.) для получения одного из следующих типов служб:
CBR;
UBR;
VBR.
Таблица 9.1. Ограничение потока данных одного виртуального канала ATM
Тип потока в системе I0S
Максимальный уровень(peakrate), Кбит/с
Средний уровень (avg-rate), Кбит/с
Всплеск (ячеек)
Тип службы
AAL1
Необходимо установить
Необходимо установить
Необходимо установить
CBR
AAL5snap
Необходимо установить
Необходимо установить
Необходимо установить
VBR-rt
AAL5snap
Можно установить
Необходимо
установить (UBR+)
—
(UBR+)
AAL5muxframerelay
Необходимо установить
Необходимо установить
Необходимо установить
VBR-nrt
AAL5muxframerelay
Можно установить
Необходимо
установить (UBR+)
—
UBR
AAL5muxvoice
Необходимо установить
Необходимо установить
Необходимо установить
VBT-rt
Данные из колонки “Тип потока в системе IOS” используются командой encapsulation, тогда как заголовки колонок “Максимальный уровень” peak-rate, “Средний уровень” avg-rate и “Всплеск" burst сами являются командами, используемыми в режиме настройки виртуального канала ATM. Дополнительная информация и примеры приведены в разделе “Использование конфигурационных команд VoATM”.
Внимание!
Если параметры заданы явным образом, то тип службы будет соответствовать типу, указанному в крайней правой колонке табл. 9.1. Если же параметры не установлены, то будут доступны только службы класса UBR.
Ниже приводятся ключевые параметры, которые необходимо знать для работы с линиями TI и ЕI ATM.
В ячейке содержится 424 (т.е. 53 х 8) бита, в блоке полезной нагрузки 384 (48 х 8) бита.
Для линии Е1: 4529 ячеек в секунду (=1,920 Мбит/с [424 бита в ячейке], 221 микросекунда на ячейку.
Для линии TI: 3627 ячеек в секунду (=1,536 Мбит/с [424 бита в ячейке], 276 микросекунд на ячейку.
ATM-интерфейс соответствует спецификации El ATM и не использует интервалы (timeslot) 0 и 16.
Для предотвращения потери данных необходимо установить соответствующие параметры peak-rate, average-rate и burst для всех виртуальных каналов. Для того чтобы узнать допустимый размер всплеска в ячейках, необходимо уточнить у провайдера значение допуска вариации задержки ячеек (cell delay variation tolerance — CDVT), которое обычно указывается в миллисекундах. Если провайдер не может предоставить такую информацию, можно задать примерно такой вопрос: “Сколько ячеек мы сможем передать или как долго при нашей скорости доступа мы можем осуществлять передачу выше пикового значения до того, как произойдет отключение?" Для определе-
ния размера всплеска в ячейках следует разделить CDVT на размер ячейки. Например, в канале Е1 всплеск равен ([CDVT] / [221 микросекунд на ячейку]).
Предельная (peak cell rate — PCR) и средняя (average cell rate — ACR) скорости прохождения ячеек равны соответственно параметрам peak-rate и average-rate.
В технологии ATM применяются следующие коэффициенты преобразования:
peak-rate (Кбит/с) — предельная (PCR) скорость прохождения ячеек (в секунду) делится на 424 бита в ячейке;
average-rate (Кбит/с) — средняя (ACR) или поддерживаемая (sustained cell rate — SCR) скорость прохождения ячеек (в секунду) делится на 424 бита в ячейке.
Внимание!
Для маршрутизатора МС3810 в качестве единиц измерения параметров peak-rate и average-rate используются Кбит/с.
Ограничение потока обычных или видеоданных
При задании параметров ограничения ATM-трафика контролирующий механизм не учитывает непроизводительные затраты (overhead) для вводимых параметров предельной и средней скорости. Поэтому необходимо самостоятельно учесть такие потери при настройке значений PCR и ACR.
Принять за основу для расчета предельной или средней битовой скорости AAL5snap 1,13% от необходимой приложению скорости передачи данных.
Припять за основу для расчета предельной или средней битовой скорости AAL1 1,14% от необходимой приложению скорости передачи данных.
Внимание!
Лишние байты в заголовке формата AAL1 учитываются как небольшое повышение непроизводительных издержек, связанное с виртуальными каналами (VC) AAL5.
Назначение постоянных приоритетов на маршрутизаторе МС3810
Одной из особенностей МС38Ю является способность различать голосовые и видеоданные и обрабатывать их до начала обработки некритичных к задержке данных. Для осуществления такой функции в магистрали используются очереди приоритетов (priority queues), каждая из которых поддерживает один из двух классов служб.
Устройство МС3810 поддерживает два класса обслуживания: в реальном масштабе времени и обычный (в нереальном времени). Класс реального времени используется для голоса и видео, а класс нереального времени используется для данных. Очереди реального времени в виртуальном канале обслуживаются в циклическом режиме (roundrobin). Данные очереди полностью обрабатываются до того, как начнется обслуживание очередей нереального времени. Очереди нереального времени в виртуальных каналах обслуживаются только при условии полного отсутствия ячеек в очередях реального времени. Очереди каналов данных также обслуживаются в циклическом режиме.
Очереди нереального времени могут получить приоритет только от базового маршрутизатора (core router) в своем домене. Различные потоки данных нереального времени могут получить приоритет до попадания в магистраль. Такая ситуация возможна благодаря использованию таких функций операционной системы Cisco 1OS, как приоритетная очередность (priority queueing) и взвешенная справедливая очередность (weighted fair queueing).
Предположим, что потоки данных в системе Cisco 1OS расположены в порядке приоритетности по алфавиту. Приоритет всех потоков данных, показанных на рис. 9.4, будет следующим:
CES (видео);
VBR-rt (голос);
данные А;
данные Б;
данные В.
Рис. 9.4. Назначение постоянных приоритетов
Потоки голосовых и видеоданных всегда имеют наивысший приоритет. Не существует способа назначить обычным данным приоритет выше, чем у данных реального времени. Голос имеет самый высокий приоритет для предотвращения блокировки у пользователей телефонной связи. В то же время, если устройство правильно сконфигурировано, то потоки данных нереального времени не будут постоянно заблокированы данными реального времени.
Например, предположим, что присутствующие 24 канала сжатого голоса используют примерно 240 Кбит (порядка 15% линии Т1 и 11% линии Е1) полосы пропускания ATM-магистрали Т1/Е1. Даже если видеослужба полностью займет остальные 384 Кбит, то для данных останется доступной значительная часть полосы пропускания.
Внимание!
Чтобы обеспечить прохождение по сети критически важных данных, полоса пропускания должна быть рассчитана на максимально возможный голосовой поток с запасом.
Полная полоса пропускания включает абонентские линии голосовых соединений, а также транзитные магистральные соединения.
Использование конфигурационных команд VoATM
Для конфигурирования технологий VoATM в операционной системе Cisco IOS используется несколько команд. В текущем разделе описаны такие команды, а также особые примечания, касающиеся случаев, когда какая-либо команда используется не для всех платформ. Ниже подробно описаны следующие команды и обсуждаются такие вопросы:
mode {atm | cas};
interface atm;
pvs name vpi/vci;
encapsulation ^aal-encapY,
виртуальные шаблоны (virtual template);
пример конфигурирования VoATM;
vbr-rt peak-rate average-rate burst;
dial-peer voice tag-number voatm;
session target;
дополнительные и стандартные параметры виртуальных каналов PVC ATM;
пример работы технологии VoATM через сеть;
процесс создания конфигурационной таблицы адресуемых точек вызова;
конфигурирование адресуемых точек вызова.
Команда mode (atm | cas}
Команда mode {atm | cas} устанавливает режим контроллера Т1/Е1 и вводит конкретные конфигурационные команды для каждого типа режима. Данная команда применяется для маршрутизатора Cisco МС381О с установленным модулем МЕТ. Если ни один из режимов не выбран, могут быть созданы группы каналов, каналы голосовой сигнализации и чистые каналы (в режиме передачи только данных) с помощью команд channel group, dsO-group и tdm-group соответственно.
В устройстве Cisco МС3810 некоторые подканалы DS0 используются исключительно для различных служебных сигналов. Каналы DS0 имеют ограничения при смешивании разных приложений (таких как голос и данные) в одной сетевой магистрали, которые приведены ниже.
В контроллерах линий Е1 16-й подканал DS0 используется исключительно для передачи канал-зависимых служебных сигналов (channel-associated signaling — CAS) либо для передачи служебных сигналов по общему каналу (common channel signaling — CCS), в зависимости от конфигурируемого режима.
В контроллерах линии Т1 подканал DS0 24 используется исключительно для сигналов CCS.
В табл. 9.2 описаны параметры команды mode {atm | cas}.
Таблица 9.2. Параметры команды mode {atm|cas}
Параметр Описание
atm Переключает контроллер в ATM-режим и создает ATM-интерфейс (ATM 0) в маршрутизаторе Cisco МС3810. Если ATM-режим включен, то использование групп каналов, групп CAS, групп CCS или чистых каналов не допускается, поскольку технология ATM занимает все подканалы DS0 в Т1/Е1- магистрали..
Когда контроллер переключается в ATM-режим, для контроллера автоматически включается режим фреймирования ESF для линии Т1 или CRC4— для линии Е1. Кодировка в линии автоматически устанавливается B8ZS для канала Т1 или HDBC — для канала Е1. При отключении ATM-режима путем ввода команды по mode atm ATM-интерфейс 0 удаляется.
ATM-режим поддерживается только в контроллере 0 (Т1 или Е1 0)
cas Переводит контроллер в CAS-режим, который позволяет создавать группы каналов, CAS-группы и чистые каналы (для режима CAS и режима данных). CAS- режим поддерживается на обоих контроллерах 0 и 1
Извлечение и вставка битов стандарта CAS используются для голосовых портов Т1/Е1 или канала, передающего или принимающего цифровой голосовой поток данных от мини-АТС. Подканалы DS0 могут быть сконфигурированы для прямого соединения с сетевой магистралью Т1/Е1 в TDM-режиме или могут подсоединяться к встроенному в МС3810 процессору цифровой обработки сигналов для голосовой компрессии. При использовании такого режима биты CAS извлекаются из определенных Т1/Е1 каналов и передаются обработчику голосовых сигналов.
Чтобы настроить линию Т1/Е1 на поддержку стандарта CAS, необходимо использовать команду mode cas. Данная команда также поддерживается цифровым голосовым модулем (DVM).
Внимание!
Параметры melcas поддерживаются только для линий Е1 и применяются к разновидности стандарта СЕРТ на передачу сигналов речевого протокола (Mercury Exchange Limited — MELCAS), который используется преимущественно в Великобритании.
В примере 9.1 показано конфигурирование ATM-режима линии Т1 контроллера 0. Данная операция необходима для функционирования соединения VoATM.
Пример 9.1. Конфигурирование ATM-режима на контроллере МС3810
plr3#config t
Enter configuration comands, one per line. End with CNTL/Z.
plr3 (config)#control1 er T1 0
plr3(config)#mode atm
В примере 9.2 показано, как сконфигурировать CAS-режим контроллера 1 линии ТЕ
Пример 9.2. Конфигурирование Cas-режима на контроллере МС3810
plr3#config t
Enter configuration commands, one per line. End with GNTL/Z.
plr3(config)Scontroller 11 1
plr3(config)Smode cas
ATM 0 представляет собой логический интерфейс, который включается, когда в контроллере 0 линии Т1/Е1 вводится команда mode atm. Команда mode atm открывает для использования все доступные интервалы подканалов в устройствах Т1/Е1.
Интерфейс ATM 0 конфигурируется с помощью команд и рассмотрен в примере 9.3.
Пример 9.3. Конфигурирование ATM-интерфейса МС3810
гх.у(config)Scontroller tl О
rx.у(config-controller)Smode atm
rx.у(config-controller)Sex it
rx.у(config)Sinterface atmO
rx.у(config-if)Sno shutdown rx.у(config-if)Sexit
rx.у(config)Send
Множественные виртуальные каналы (PVC) соединения ATM могут быть настроены с использованием первичных интерфейсов. Множественные подынтерфейсы с несколькими каналами PVC могут быть включены с помощью командной строки, пример которой приводится ниже.
Пример 9.4. Конфигурирование множественных подынтерфейсов ATM на маршрутизаторе МС3810
гх.у(config)Sinterface atmO.1 ?
multipointTreat as a multipoint link
point-to-pointTreat as a point-to-point link
rx.у(config)Sinterface atmO.l point-to-point
rx.у(config-subif)Sno shutdown rx.у(config-subif)Sexit
rx.y(config)Send
Внимание!
Интерфейс ATM 0 заменяет последовательный логический интерфейс 2, используемый в маршрутизаторе МС3810 с операционной системой Cisco IOS версии 11 .ЗМАх.
Технология VoATM позволяет маршрутизатору Cisco МС3810 или 3600 транспортировать голосовой поток реального времени через АТМ-сеть.
Команда interface atm
Команда interface atm конфигурирует тип ATM-интерфейса и переводит командную строку в режим конфигурирования интерфейса. Для конфигурирования подын- терфейса необходимо использовать параметр subinterface-number.
В табл. 9.3 описаны параметры команды interface atm slot/O {options}
\ Таблица 9.3. Параметры команды interface atm slotIO {options};
ПараметрОписание
slotУказывает номер разъема задней панели маршрутизатора. Ре
комендуется обратиться к специальному руководству для конкретного устройства
/ОНомер ATM-порта. Поскольку AIR (ATM Interface Processor— ин
терфейсный процессор ATM) и все адаптеры ATM-портов относятся к единому ATM-интерфейсу, номером порта всегда является О
subinterface-number Номер подынтерфейса в диапазоне от 1 до 4294967293 multipoint | point-to-point Параметр указывает многоточечный подынтерфейс или подын-
терфейс типа "точка-точка”. Не имеет значения, принимаемого по умолчанию
Команда pvc name vpi/vci
Команда конфигурирования интерфейса pvc name vpi/vci служит для следующих целей.
Создание постоянного виртуального канала (PVC) ATM на главном интерфейсе или подынтерфейсе.
Присвоение имени PVC ATM.
Указание форматов ILMI, QSAAL или SMDS в качестве типа инкапсуляции канала PVC ATM. (Для настройки других типов инкапсуляции используется команда encapsulation.)
Переход в режим конфигурирования ATM-VC-интерфейса.
Программное обеспечение системы Cisco IOS динамически создает необходимые очереди с разными скоростями для удовлетворения запросов команд pvc.
Команда pvc создает постоянный виртуальный канал (PVC) и присваивает ему указанные идентификаторы vpi и vci.
При настройке коммутируемого виртуального канала (SVC) используется команда pvc для конфигурирования постоянного канала PVC, который обрабатывает установление и обрыв SVC-вызовов. В таком случае указывается ключевое слово qsaal.
Сразу после указания параметра пате для постоянного виртуального канала (PVC) можно перезапустить режим конфигурирования интерфейса АТМ-VC путем ввода команды pvc пате. Удалить канал PVC и все связанные с ним параметры можно с помощью команды no pvc пате либо по pvc vpi/vci.
В табл. 9.4 описаны параметры команды pvc пате vpi/vci
Таблица 9.4. Параметры команды pvc name vpi/vci•
Параметр Описание
name (Необязательный.) Имя канала PVC или карты маршрута соответствия (тар).
Имя может содержать не больше 16 символов
vpi/Идентификатор виртуального пути (virtual path identifier— VPI) ATM-сети для
данного канала PVC. При отсутствии символа “Г и конкретного значения vpi для него принимается стандартное значение 0.
Нельзя установить оба параметра vpi и vci равными нулю. Если один из них равен нулю, то второй должен принимать иное значение
Параметр Описание
vciИдентификатор виртуального канала (virtual channel identifier — VCI) ATM-сети
для данного канала PVC. Значение параметра устанавливается равным или на единицу меньшим, чем максимальное значение, установленное для текущего интерфейса командой atm vc-per-vp. Обычно наименьшие значения в диапазоне от 0 до 31 зарезервированы для особых потоков данных и их использовать не следует.
Идентификатор VCI — это 16-битовое поле заголовка ATM-ячейки. Поскольку идентификатор VCI имеет только локальный смысл, значение данного параметра является уникальным только для одного канала, а не для всей АТМ-сети.
Нельзя установить оба параметра vpi и vci равными нулю. Если один из них равен нулю, то второй должен принимать иное значение
После установки параметров для канала PVC ATM необходимо выйти из режима конфигурирования VC-интерфейса ATM, чтобы создать виртуальный канал PVC и активизировать настройки.
Команда encapsulation aal-encap
Команда encapsulation aal-encap конфигурирует адаптационный уровень ATM (AAL), а также тип инкапсуляции для каналов PVC ATM, SVC или класса VC.
Для того чтобы выделить определенный канал PVC под один протокол, необходимо использовать один из параметров инкапсуляции aalSmux. Для мультиплексирования двух или более протоколов через один постоянный виртуальный канал (PVC) используется параметр инкапсуляции aalSsnap.
Выбор инкапсуляции aalSmux или aalSsnap зависит от таких условий, как тип сети и непроизводительные затраты, определяемые структурой сети.
Если непроизводительные затраты, определяемые структурой сети, зависят от числа установленных каналов PVC, то правильным выбором будет инкапсуляция aalSsnap.
Если такие затраты зависят от количества переданных байтов, то лучше выбрать метод инкапсуляции aalSmux, поскольку он предполагает меньшие потери.
В табл. 9.5 описаны параметры команды encapsulation aal-encap.
Ниже перечислены проблемы, связанные с AAL1 и AAL5.
Отсутствует поддержка класса CBR в сети VoATM (AAL5).
Отсутствует поддержка технологии ATM-25.
В муршрутизаторе МС3810 AAL1-поддержка возможна только для формата CES, а не для VoATM.
Виртуальный шаблон
Если после конфигурирования канала PVC ATM были указаны параметры виртуального шаблона (virtual template), то следует ввести команду shutdown, а затем по shutdown в режиме конфигурирования подынтерфейса ATM, чтобы перезапустить интерфейс. После таких действий изменения конфигурационных параметров (таких, например, как IP-адрес) вступят в силу.
Таблица 9.5. Параметры команды encapsulation aal-encap
Параметр Описание
aal-encap Адаптационный уровень ATM и тип инкапсуляции.
Пятый адаптационный уровень ATM — один из четырех уровней AAL, рекомендованных организацией ITU-T. Уровень AAL5 поддерживает VBR-службы с установлением соединения и используется преимущественно для передачи классического трафика IP через ATM и для потоков данных LANE Уровень AAL5 использует механизм SEAL и является менее сложным, чем современные рекомендации AAL. Уровень AAL5 обеспечивает низкие потери полосы пропускания и более низкие требования к процессорам в обмен на уменьшение емкости полосы пропускания и отсутствие возможности восстановления после ошибок.
При указании инкапсуляции aalSmux необходимо указывать протокол. Ниже приводятся возможные значения aal-encap.
aalSmux frame — инкапсуляция для виртуального канала MUX-типа в условиях межсетевого взаимодействия стандартов Frame Relay-ATM;
aalSmux voice — инкапсуляция для виртуального канала MUX-типа при передаче голоса через ATM-сети (VoATM);
aalSsnap — единственная инкапсуляция, поддерживаемая для протокола инверсного ARP (Inverse ARP). Протокол Logical Link Control/Subnetwork Access Protocol (LLC/SNAP) предшествует датаграмме такого протокола
Если команда encapsulation не была явно указана для канала PVC ATM. то виртуальный канал унаследует стандартные настройки команды encapsulation в классе, назначенном
самому каналу PVC;
АТМ-подынтерфейсу канала PVC;
главному ATM-интерфейсу канала PVC;
в противном случае в силу вступит глобальная установка по умолчанию: aal- encap = aalSsnap.
Пример конфигурирования технологии VoATM
В примере 9.5 приведена конфигурация виртуального канала PVC с поддержкой инкапсуляции aalSmux для технологии VoATM. На маршрутизаторе МС3810 для стандартного соединения VoATM должен быть установлен тип инкапсуляции aalSmux.
Пример 9.5. Конфигурирование aalSmux для передачи голоса в сети ATM
rtrl(config-if)#pvc 5/70
rtrl(config-if-atm-vc)#encapsulation aalSmux voice
rtrl(config-if-atm-vc)#?
ATM virtual circuitconfiguration commands:
cbrEnterAverage Cell Rate in Kbps.
ubrEnterUnspecified Peak Cell Rate (per) inKbps.
ubr+EnterPeak Cell Rate(per)Minimum Cell Rate(mcr) in Kbps.
vbr-nrtEnterVariable Bit Rate (per)(scr)(bes)
vbr-rtEnterVariable Bit Rate (per)(average)
rtrl(config-if-atm-vc)#vbr-rt ?
<56-10000> Peak Cell Rate(PCR) in Kbps
rtrl(config-if-atm-vc)#vbr-rt 190 ?
<l-190> Average Cell Rate in Kbps
rtrl(config-if-atm-vc)#vbr-rt 190 80 ?
<0-65536> Burst cell size in number of cells
rtrl(config-if-atm-vc)#vbr-rt 190 80 16
rtrl(config-if-atm-vc)#exit
rtrl(config)#end
rtrl#
Внимание!
Если команды введены не в режиме конфигурации подыинтерфейса, то все каналы PVC унаследуют одинаковые настройки.
Команда vbr-rt peak-rale average-rate burst конфигурирует класс VBR реального времени для соединений VoATM.
Команда vbr-rt также настраивает ограничение потока данных между каналами PVC для голоса и данных. Ограничение потока данных необходимо для того, чтобы провайдер не отвергал вызовы.
Команда vbr-rt peak-rate average-rate burst
Основная цель применения технологий ATM в качестве транспорта данных заключается в обеспечении необходимого качества обслуживания голосового потока данных. Для того чтобы осуществить передачу, необходимо использовать поток данных класса VBR-rt. В настоящем разделе рассматриваются параметры команды vbr-rt peakrate average-rate burst и обсуждается настройка соответствующей пропускной способности виртуального канала PVC для голосового потока. В табл. 9.6 приведены параметры команды vbr-rt peak-rate average-rate burst.
Таблица 9.6. Параметры команды vbr-rt peak-rate average-rate burst
Параметр
Описание
peak-rate
Пиковая скорость передачи информации (peak information rate— PIR) голосового соединения; измеряется в Кбит/с. Допустимые значения лежат в диапазоне от 56 до 10000
average-rate
Средняя скорость передачи информации (average information rate — AIR) голосового соединения; измеряется в Кбит/с. Допустимые значения лежат в диапазоне от 1 до 56
Параметр Описание
burstРазмер всплесков передачи данных (burst), выраженный в количестве ячеек.
Диапазон значений — от 0 до 65536
Расчет значений средней, пиковой скорости и всплесков
Чтобы настроить ограничение скорости для канала голосового потока и потока данных, необходимо установить параметры peak (пиковая скорость), average (средняя сороксть) и burst (величина всплесков) для голосовых данных. Задавать значение для параметра burst необходимо, если канал PVC должен переносить пульсирующий поток данных. Значения peak, average и burst необходимы для того, чтобы постоянный виртуальный канал мог эффективно использовать полосу пропускания для определенного числа голосовых вызовов. Рассчитать минимальные значения параметров peak, average и burst для заданного количества голосовых вызовов можно, воспользовавшись приведенной ниже методикой.
Значение peak'. (2 х максимальное количество вызовов) х 16.
Значение average'. (1 х максимальное количество вызовов) х 16.
Значение burst. (4 х максимальное количество вызовов).
Внимание!
Конфигурируя каналы PVC для данных, в расчете на то, что поток данных таких каналов будет формироваться совместно с голосовым потоком, следует использовать инкапсуляцию aalsnap. Кроме того, при расчете необходимо учитывать потери за счет служебных сигналов, равные 1,13 голосовой скорости.
Пиковое значение (необязательное) — это максимальная скорость (в Кбит/с), с которой виртуальный канал может осуществлять передачу. Допустимые значения данного параметра находятся в диапазоне 56—10000 Кбит/с. При конфигурировании соединения VoATM необходимо установить значения параметров peak, average и burst. Пиковую скорость для определенного числа голосовых вызовов рассчитывают следующим образом:
(2 х количество вызовов) х 16.
Среднее значение (необязательное) — это скорость (в Кбит/с), с которой виртуальный канал передает данные. Допустимые значения параметра зависят от платформы. При конфигурировании соединения VoATM необходимо установить значения параметров peak, average и burst. Формула расчета средней скорости для определенного количества вызовов выглядит так:
(1 х количество вызовов) х 16.
Значение всплеска (необязательное) является максимальным количеством АТМ- ячеек, которое виртуальный канал может передать в сеть на пиковой скорости канала PVC для пульсирующего потока данных. При конфигурировании соединения VoATM необходимо установить значения параметров peak, average и burst. Приведем формулу расчета скорости при всплеске для определенного числа голосовых вызовов:
4 х количество вызовов.
В примере 9.6 показано конфигурирование ограничения скорости потока данных для канала PVC ATM 20 на маршрутизаторе Cisco 3600. Пиковая, средняя и скорость при всплесках рассчитывались с учетом максимум 20 вызовов на один канал PVC.
Пример 9.6. Ограничение потока данных соединения VoATM
router(config-if)#pvc 20
router(config-if-atm-pvc)#encapsulation aalSmux voice
router(config-if-atm-pvc)#vbr-rt 640 320 80
Внимание!
Для голосовых каналов PVC не следует указывать значение inarp или compress.
Команда dial-peer voice tag-number voatm
Команда dial-peer voice tag-number voatm переводит интерфейс командной строки в режим конфигурирования адресуемых точек вызова и указывает метод инкапсуляции, связанный с сетью. В табл. 9.7 приведены параметры команды dial-peer voice tagnumber voatm.
Таблица 9.7. Параметры команды dial-peer voice fag-number voatm
Параметр Описание
tag-number Цифра (или цифры) — уникальный номер для локального маршрутизатора, определяющий конкретную адресуемую точку вызова. Допустимые значения лежат в пределах от 1 до 2147483647 (до 100000— в маршрутизаторе МС3810). Tag-number является произвольно назначаемым идентификатором для уникального определения адресуемой точки вызова
voatm Показывает, что данная VoATM-точка использует голосовую инкапсуляцию AAL5 для магистральной сети ATM
Внимание!
Для того чтобы изменить настройки тэга для уже сконфигурированной адресуемой точки вызова, необходимо ввести команду dial-peer voice, затем ввести параметр tagnumber, после чего нажать клавишу <Enter>.
Команда session target
Команда session target используется для указания адреса в конкретной сети или доменного имени адресуемой точки вызова. Ответ на вопрос, что выбрать, специфический для сети адрес или доменное имя, зависит от выбранного сеансового протокола. В табл. 9.8 перечислены параметры команды session target.
Таблица 9.8. Параметры команды session target'
ПараметрОписание
interfaceУказывает тип и номер интерфейса маршрутизатора. Для маршрутизатора
МС3810 единственно возможным значением является 0
ПараметрОписание
pvcУказывает используемыйдляданнойадресуемой точки вызова постоянный
виртуальный канал ATM
патеИмя канала PVC
vpi/vciИдентификаторы VPIи VCIданного PVC АТМ-сети.
Для 3600: если имеется многопортовый сетевой модуль ATM Т1/Е1 с установленным портом IMA, то допустимые значения для vpi должны находиться в диапазоне 0-15, а для vci—в диапазоне 1-255.
Если установлен сетевой модуль ATM ОСЗ, диапазон допустимых значений — 1-1023
vciИдентификатор виртуального канала (VCI) АТМ-сети для данного PVC
Настройки операционной системы Cisco IOS в примере 9.7 иллюстрируют ситуацию, когда адресат сессии задан для ATM-интерфейса 0 и для канала PVC установлены параметры VPI/VCI 1/100.
Пример 9.7. Конфигурирование адресуемой точки вызова для маршрутизатора 3600 (включая подкоманды)
p3r2#conflg t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
p3r2(config)#dial-peer voice 12 voatm
p3r2(config-dial-peer)#destination-pattern 13102221111
p3r2 (conf ig-dial-peer) #session target atml/0 pvc 1/100
Настройки операционной системы Cisco IOS в примере 9.8 иллюстрируют ситуацию, когда адресат сессии задан для АТМ-интерфейса 0, а для канала PVC установлено значение параметра VCI, равное 20.
Пример 9.8. Конфигурирование адресуемой точки вызова МС3810 (включая подкоманды)
voatm(config)# dial-peer voice 12 voatm
voatm(config-dial-peer)# destination-pattern 13102221111
voatm (config-dial-peer)# session target atmO pvc 20
Дополнительные параметры канала PVC ATM и стандартные значения
Параметр inarp minutes (необязательный, устанавливается только для инкапсуляции aaI5snap) указывает, с какой частотой датаграммы протокола Inverse ARP посылаются на данный виртуальный канал. Допустимый диапазон значений — от 1 до 60. Стандартное значение равно 15 минутам.
Если ключевое слово inarp опущено, датаграммы протокола Inverse ARP не генерируются. Если же ключевое слово inarp присутствует, но не указано значение интервала времени между посылками, то датаграммы генерируются каждые 15 минут.
Если значения пиковой и средней скорости не указаны, то канал PVC устанавливает их равными максимальной скорости физического канала. Такие настройки означают, что значения пиковой и средней скорости передачи данных равны. По умолчанию виртуальный канал сконфигурирован для максимально возможной скорости передачи данных.
Внимание!
Следует отметить важность порядка следования параметров команды. Ключевое слово inarp может указываться либо отдельно, либо перед ключевым словом оат. Значения пиковой, средней и скорости всплеска, в том случае, если они указываются, не могут быть введены после ключевых слов inarp или оат.
Операционная система Cisco IOS задает скорость обслуживания (rate queues) динамически по мере необходимости удовлетворения запросов команд atm pvc. Соответствующие очереди создаются, когда команда atm pvc указывает пиковую или среднюю скорость, которая не соответствует ни одной настроенной пользователем очереди.
Команда atm pvc создает канал PVC и связывает его с указанным идентификаторам vpi и vci. Параметры vpi и vci не могут одновременно равняться нулю; если один из них равен нулю, то другой должен принимать значение, отличное от нуля. Аргумент aal-encap определяет режим AAL и используемый метод инкапсуляции. Ар1ументы peak-rate и average-rate определяют используемые скорости передачи.
Внимание!
Если принято решение указывать значения или peak-rate, или average-rate, то указывать необходимо оба параметра одновременно.
Пример работы технологии VoATM в сети
На рис. 9.5 представлена диаграмма небольшой голосовой сети, в которой маршрутизатор 1 с помощью виртуального канала ATM 0/20 соединяет небольшой офис торгового отдела с главным офисом через маршрутизатор 2. В торговом отделе есть только два устройства, которые необходимо представить в качестве адресуемых точек вызова: обычный телефон и факсимильный аппарат. Маршрутизатор 2 и его виртуальный канал ATM 0/40 являются основным шлюзом к главному офису и поэтому должны быть подключены к мини-АТС компании. В главном офисе компании установлены три устройства, которые нужно представить как адресуемые точки вызова, все они являются обычными телефонами, соединенными с мини-АТС. Числа на рисунке представляют собой номера адресуемых точек вызова.
В табл. 9.9 приведен список настроек точек вызова для ATM-сети, показанной на рис. 9.5. Данные, которые помешены в столбцах таблицы, имеют следующие значения.
Тэг адресуемой точки вызова — соответствует номеру в кружке на рис. 9.5.
Префикс — число, предшествующее набираемым цифрам.
Шаблон адресата — набор цифр, соответствующий параметру данной точки вызова.
Тип — параметр type в конце команды dial-peer voice tag type.
Голосовой порт — порт, к которому направляется вызов (используется только в директивах dial-peer voice tag pots).
Адресат сеанса — ATM-интерфейс и пара параметров vpi/vci, к которой направляется данный вызов (используется только в директивах dial-peer voice tag voatm).
51111
52222 (2)(б) x75555
= Тэг адресуемой точки вызова= Тэг адресуемой точки вызова
= Тэг адресуемой точки вызова
= Тэг адресуемой точки вызова
Рис. 9.5. Пример VoATM-cemu
Таблица 9.9. Конфигурация адресуемых точек вызова для сети VoATM
Тэг адресуемой точки вызова
Префикс
Шаблон адресата
Тип
Голосовой порт
Адресат сеанса
Маршрутизатор 1 1
51111
pots
2/0/0
2
52222
pots
2/0/1
10
7...
voatm
atm 0/0
pvc 0/20
Маршрутизатор 2 11
5...
voatm
Atm 1/0
pvc 0/40
3
7
733...
pots
2/1/0
4
7
74...
pots
2/1/0
5
7
75...
pots
2/1/0
Создание таблицы конфигурации адресуемых точек вызова
После объединения служб телефонной и распределенной сетей перед компанией встает ряд задач по упрощению конфигурирования технологий VoATM. Одной из таких задач является сбор информации, непосредственно связанной с каждой адресуемой точкой вызова, и создание таблицы конфигурации адресуемых точек вызова.
Существует специфическая информация, связанная с каждой адресуемой точкой вызова, которая должна быть идентифицирована перед конфигурированием служб VoATM. Одним из способов идентификации такой специфической информации является создание конфигурационной таблицы адресуемой точки вызова.
Конфигурирование адресуемых точек вызова
Адресуемые точки вызова описывают объекты, которые вызываются или сами осуществляют вызов. При конфигурировании адресуемой точки вызова определяется адрес или набор адресов, обслуживаемых данной точкой, а также параметры вызова, необходимые для установления вызова от такой адресуемой точки или к ней.
Существуют два вида адресуемых точек вызова, которые приведены ниже.
Адресуемые точки вызова обычной телефонной сети (POTS). Такие точки вызова соединены через обычную телефонную сеть. Адресуемые точки вызова телефонной сети указывают на определенный голосовой порт устройства голосовой сети.
Точки VoATM. Адресуемая точка вызова, соединенная через магистраль распределенной сети ATM. Адресуемые точки вызова VoATM указывают на специфические устройства голосовой сети.
Адресуемые точки вызова телефонной сети (POTS) связывают телефонный номер с определенным голосовым портом так, чтобы можно было принять входящий вызов для соответствующего телефонного номера и разместить исходящий. Адресуемые точки вызова VoATM указывают на специфические устройства голосовой сети (путем связывания телефонного номера пункта назначения со специфическим виртуальным каналом ATM) так, чтобы можно было получить входящий звонок и разместить исходящий. Если предполагается принимать вызовы и посылать их с использованием служб VoATM, то потребуются оба типа адресуемых точек вызова — телефонной сети (POTS) и сети VoATM.
Организация двунаправленной связи с использованием сети VoATM требует установки голосового соединения между двумя конкретными оконечными точками. Как показано на рис. 9.5, для исходящих вызовов (от адресуемой точки вызова POTS 1) адресуемая точка вызова устанавливает инициатора вызова, т.е. телефонный номер и голосовой порт, с которого делается вызов. Адресуемая точка вызова сети VoATM устанавливает пункт назначения путем связывания телефонного номера адресата с конкретным виртуальным каналом ATM.
Команды для мониторинга сети и устранения неисправностей
В текущем разделе описаны команды для мониторинга соединений и устранения неисправностей, которые полезны при управлении VoATM-сетью Cisco. Не следует забывать, что некоторые команды, особенно debug, могут вызвать интенсивную загрузку процессора, уменьшая, таким образом, время, доступное для основных функций маршрутизации и перенаправления пакетов.
Команды show
Со службами ATM связано несколько команд show. Ниже приводятся только основные из них. Дополнительная информация содержится в документации Wide-Area Networking Command Reference для каждой конкретной версии операционной системы Cisco IOS.
Команда show atm pvc
Команда show atm pvc предоставляет отчет по тем каналам PVC, которые были сконфигурированы на маршрутизаторе, их идентификаторы VP1/VC1, а также несколько других полей. Информацйя, выводимая командой show atm pvc, показана в примере 9.9.
Пример 9.9. Команда show atm pvc
plr2#show
atm pvc
VCD
/
Peak
Avg/Min
Burst
Interface
Name
VPI
VCI
Type
Encaps
SC
Kbps
Kbps
Celis Sts
1
1
101
PVC
SNAP
VBR
128
64
0UP (
64)
0
2
1
102
PVC
VOICE
VBR
192
96
4 8UP (
96)
Команда show atm pvc {vp//vc/}
Команда show atm pvc ^vpi/vci^ предоставляет детальную информацию об определенном виртуальном канале. Выводимая ей информация приведена в примере 9.10.
Пример 9.10. Команда show atm pvc {vp//vc/}
plr2#show atni pvc 1/102
ATMO : VCD: 2, VPI: 1, VCI: 102
VBR-RT, PeakRate: 192, Average Race: 96, Burst Cells: 48
AAL5-VOICE, etype:0xC, Flags: 0x29, VCmode: 0x0
GAM frequency: 0 second(s), 0AM retry frequency: 1 second(s), 0AM retry frequency: 1 second(s)
0AM up retry count: 3, 0AM down retry count:5
0AM Loopback status: 0AM Disabled
OAM VC state: Not Managed
ILM1 VC state: Not Managed
InARP DISABLED
InPkts: 0, OutPkts: 5, InBytes: 0, OutBytes: 75
InPRoc: 0, OutPRoc: 5, Broadcasts: 0
InFast: 0, OutFast: 0, InAS : 0, OutAS: 0
OAM cells received: 0
F5 InEndloop:0,F5 InSegloop: 0,F5 InAIS: 0,F5InRDI:0
F4 InEndloop:0,F4 InSegloop: 0,F4 InAIS: 0,F4InRDI:0
OAM cells sent: 0
F5 OutEndloop:0,F5 OutSeglcop:0, F5 OutRDI:0
F4 OutEndloop:0,F4 OutSegloop:0, F4 OutRDI:0
OAM cell drops: 0
Compress: Disabled
Status: UP
Voice FRF11 Information
Total Bandwidth 96 Used Bandwidth 0
cid cid-type input-pkts output-pkts dropped-pkts
4 data000
5 voice call-control 050
Команда show interface [atmO | atm1/0]
Синтаксис команды show interface [atmO | atml/0] зависит от используемой платформы, поэтому необходимо убедиться, что с аппаратным обеспечением используется синтаксис соответствующий интерфейсу. Данная команда выводит информацию об ATM-интерфейсе. Результат ее использования приведен в примере 9.11.
Пример 9.11. Команда show interface atmO
plr2#show interface atmO
ATMO is up, line protocol is up
Hardware is PQUIGC Atom-1 Internet address is 192.168.1.1/24 MTU 1500 bytes, sub MTU 1500, BW 1536 Kbit, DLY 20000 usee, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ATM, loopback not set Keepalive not supported Encapsulation (s) :, PVc mode 1024 maximum active VCs, 2 current VCCs VG idle disconnect time: 300 seconds Last input 00:33:12, output never, output hang never Last clearing of "show interface" counters never
Input queue: 0/75/0 (size/max/drops); Total output drops: 0 Queueing strategy: weighted fair
Output queue: 0/1000/64/0 (size/max total/threshold/drops) Conversations 0/0/256 (active/max active/max total) Reserved Conversations 0/0 (allocated/max allocated)
minute input rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec 51 packets input, 4504 bytes, 0 no buffer Received 0 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored, 0 abort 58 packets output, 4674 bytes, 0 underruns 0 output errors, 0 collisions, 2 interface resets 0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out
Команды debug
Нелишним будет напоминание о том, что команды группы debug могут нарушить работоспособность системы. Следует быть предельно осторожным при их использовании. Они выводят много информации, полезной для поиска неисправностей, однако создают большую нагрузку на центральный процессор. Если в процессе работы возникла необходимость в долгосрочном или интенсивном декодировании ячеек, то следует рассмотреть возможность приобретения отдельного, независимого анализатора протоколов. В примере 9.12 перечислены команды debug, которые могут оказаться полезными при отладке VoATM-копфигурации.
: Пример 9.12. Команда debug atm ? (полезные команды отладки ATM)
plr2#debug aal-crc
atm ?
Display CRC error packets
errors events packet pvcd state
ATM errors
ATM or FUNI Events
ATM or FUNI packets Show PVCD events
ATM or FUNI VG States
Полное описание этих команд приводится в документе Debug Command Reference.
Резюме
В этой главе были представлены основы и теория работы технологии ATM, а также описаны аппаратное обеспечение Cisco, поддерживающее сети VoATM, и некоторые команды, которые используются при конфигурировании служб VoATM. Существует несколько классов обслуживания: CBR, VBR-rt, VBR-nrt, ABR и UBR. Данные классы Moiyr настраиваться в зависимости от качества обслуживания, которое требуется какому-либо приложению. Видео и службы имитации каналов лучше всего поддерживаются классом CBR, тогда как класс VBR-rt обычно используется для голоса, а классы VBR-nrt или UBR чаще всего используются для данных. Конфигурирование устройств, производимых Cisco, для поддержки технологий VoATM требует конфигурирования ATM-интерфейсов и адресуемых точек вызова. Кроме того, может понадобиться настройка контроллера. Сушествует несколько команд, которые можно использовать для мониторинга и устранения неисправностей работы VoATM-сети. В главе были рассмотрены некоторые из таких команд.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Назовите две общие категории классов обслуживания ATM и расскажите, где они обычно применяются.
Какой класс обслуживания рекомендуется для голосового потока данных и почему?
Опишите ATM-ячейку, а также байты заголовка и полезной нагрузки.
Приведите формулы для расчета полосы пропускания, необходимой для определенного кодека.
Назовите основные принципы, которыми следует руководствоваться при расчете параметров формирования потока данных канала PVC ATM для переноса голосовых вызовов.
Какие типы инкапсуляции используются для голоса и данных?
Какой фактор непроизводительных затрат используется при расчете обшей полосы пропускания, необходимой для передачи данных по каналу РУС?
Что нужно настроить в Cisco МС3810, чтобы можно было передавать данные через интерфейс АТМО?
Сколько каналов используется для технологии ATM в линии Т1 ?
Какая из команд show показывает ATM-конфигурацию для каждого виртуального канала РУС?
В этой главе...
Описаны основные элементы сети VoIP, включая стек протоколов VoIP (протоколы Н.323 и их компоненты: RTP, RTCP, RSVP, MGCP, SIP, SAP и SAP), сжатие заголовка и методы установления очередности.
Приведены характеристики голосовых маршрутизаторов Cisco, которые поддерживают технологии VoIP.
Описано конфигурирование механизмов VoIP на маршрутизаторах Cisco моделей 2600, 3600 и МС3810 с использованием сжатия заголовка методами RTP/RTCP, cRTP, качества обслуживания, приоритетов IP RTP и механизма LLQ.
Описано использование команд операционной системы Cisco 1OS для конфигурирования механизмов VoIP в сетях Frame Relay и многоканальных РРР- соединений.
ГлаваГлава1010
Глава
Глава
10
10
Конфигурирование маршрутизаторов доступа Cisco в сети VoIP
• В настоящей главе рассматриваются актуальные задачи, связанные с передачей голоса в сетях VoIP, предлагаются решения таких задач и приводятся конкретные примеры. Также исследуются различные способы восстановления порядка следования пакетов, средства минимизации задержки и протоколы, используемые для эффективной доставки голоса по технологии VoIP.
Принципы работы IP-сетей
Для того чтобы понять, как происходит передача голоса по сети IP, необходимо сначала понять природу сети IP. Internet, самая большая из сетей, обеспечивает только доставку “во что бы то ни стало” (негарантированную доставку, best-effort delivery). Данный термин означает, что сетевой уровень стека протоколов TCP/IP не может гарантировать доставку пакетов в требуемом порядке и без задержки. Маршрутизаторы в сетях TCP/IP, таких как Internet, отправляют пакеты на основе выбора “наилучшего пути" (best path). Как показано на рис. 10.1, результатом такого подхода является то, что пакеты одного и того же сеанса могут доставляться к месту назначения по различным маршрутам. Когда они появляются на принимающем конце сети, их необходимо снова выстроить в правильном порядке и предоставить получателю. Если переупорядочить пакеты не удается, то третий уровень (Internet-уровень стека протоколов TCP/IP) не может решить такую проблему. В этом случае необходимо использовать верхние уровни стека протоколов, чтобы восстановить правильный порядок пакетов и обеспечить надежную доставку без задержки.
Рис. 10.1. В IP-сетях предполагается наличие проблем, связанных с порядком следования пакетов и их доставкой
Введение в технологию VoIP
В предыдущих главах были описаны критически важные действия, необходимые для транспортировки чувствительных ко времени голосовых данных по сетям, которые первоначально были предназначены для транспортировки данных. Для того чтобы голосовые данные прибыли к получателю без задержки и вариации задержки не оказывали пагубного влияния, обоим рассмотренным выше протоколам — Frame Relay и ATM — требуются дополнительные средства. Подобно сетям Frame Relay и ATM, сети IP первоначально проектировались только для передачи обычных данных и не предназначались для передачи чувствительных ко времени потоков данных. Сама природа IP-сетей предполагает наличие задержки и возможность нарушения порядка следования пакетов, связанную с характером используемой маршрутизации, при которой пакеты направляются к одному и тому же получателю разными путями.
В сетях 1Р протокол управления передачей (Transport Control Protocol — TCP) может решить проблему нарушения порядка следования пакетов путем установления последовательности передачи и использования подтверждений, однако для передачи голоса используется протокол датаграмм пользователя (User Datagram Protocol — UDP), а не TCP. Использование протокола UDP в технологии VoIP обусловлено тем, что у посылающего устройства нет необходимости перед отправкой последующих пакетов дожидаться подтверждения от принимающего устройства. Данные VoIP отправляются тем же способом, который используется при отправке аудио- или видеоданных в сети Internet. Потеря небольшого количества голосовых пакетов (меньше одного процента) считается приемлемой и может быть “компенсирована" с помощью механизма кодирования/декодирования и различных методов интерполяции речи (т.е. заполнения отсутствующих звуков с помощью DSP-технологии, которая анализирует форму волны и предсказывает отсутствующий звук). Из последующего материала станет ясно, что в технологиях VoIP для решения рассмотренной выше проблемы требуются дополнительные средства, аналогичные методам, используемым в сетях VoFR и VoATM.
Задержка при передаче голосовых данных
Организация ITU-T длительное время занималась исследованием проблем, связанных с задержками при передаче голоса по сети. В результате был разработан стандарт 1TU-T G.114, который рекомендует, чтобы задержка при передаче голоса в одном направлении не превышала 150 миллисекунд (такая задержка приемлема для пользователей телефонной системы). Далее стандарт рекомендует рассматривать задержку от 150 до 400 миллисекунд как приемлемую, если говорящий и слушающий понимают наличие задержки и готовы с ней смириться. В том случае, когда задержка достигает 400 миллисекунд, она становится заметной. Читатель, возможно, сталкивался с такого рода задержкой при разговоре по телефону с другим континентом в том случае, когда в качестве телефонного носителя для передачи голоса использовался спутник. Задержка при передаче по спутниковой связи в одном направлении составляет примерно 170 миллисекунд; при этом не учитывается задержка, возникающая в устройствах, расположенных на земле. Стандарт также устанавливает, что при передаче голоса задержка более чем 400 миллисекунд является неприемлемой. При проектировании и реализации сети VoIP необходимо обеспечить, чтобы величина задержки не превышала максимально допустимую, установленную стандартом ITU-T G. 114. В следующих разделах будут рассмотрены некоторые средства, которые используются для минимизации задержки. В качестве основы при рассмотрения вопроса о задержке будет использована эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection — OS1), которая состоит из семи уровней.
Стек протоколов VoIP
Поскольку в настоящей главе обсуждается протокол TCP/IP, для последующего рассмотрения необходимо понимание протоколов, используемых для доставки голосовых пакетов в требуемой последовательности и без задержки. При рассмотрении стека протоколов TCP/IP в применении к передаче голоса необходимо хорошее знание средств, используемых на каждом уровне стека. На рис. 10.2 показан стек протоколов (традиционно для изучения и понимания протоколов рассматриваются семь уровней модели OS1) при отсутствующем верхнем уровне. На рисунке отсутствует седьмой уровень, поскольку предполагается, что он представляет собой разговорную речь на любом языке. Необходимо отметить, что рисунок относится к передаче самого голоса, а не служебных контрольных сигналов, используемых для осуществления соединения.
| 6. Уровень представлений G.729/G.711 |
| 5. Уровень сеанса Н.323/Н,323, шлюз/SIP/SDP | | 4. Транспортный уровень, протоколы RTP/UDP/RSVP| | 3. Сетевой уровень IP/LLQ/IP-приоритет | | 2. Канальный уровень MLPPP/FR/ATM AAL5 | | 1. Физический уровень ***"*** | Рис. 10.2. Эталонная модель OSI для технологии VoIP
Начиная рассмотрение с нижнего физического уровня, следует отметить, что сети 1Р могут работать практически на любом физическом уровне, и, следовательно, технология VoIP может работать в любой физической среде, которая может использоваться обыч-
ним протоколом IP. Такие среды включают (но не ограничиваются ими) кабель витой пары (используемый в традиционном Ethernet), последовательные интерфейсы (такие как V.35 и EIA/TIA 232), телефонные провода, выделенные линии (аналогичные тем, которые используются для Frame Relay и Т1), а также соединения ISDN.
Второй уровень эталонной модели, канальный уровень, указывает, что протокол IP и, следовательно, VoIP для создания фреймов могут использовать различные форматы Как показано на рис. 10.2, они включают многоканальный PPP (Multilink PPP), Frame Relay (FR) и ATM. При проектировании сети возможны и другие варианты, поскольку передавать голос могут также Ethernet и другие технологии локальных сетей.
На третьем уровне процесс приобретает особый интерес. Сетевой уровень, естественно, использует протокол IP в качестве способа передачи голоса, однако обычный 1Р должен быть дополнен специальными средствами. Ввиду наличия проблем с задержкой и ее отклонений, обсуждавшихся выше, протоколу IP требуется использовать какой-либо способ установления очередности для того, чтобы голосовым данным не пришлось ожидать передачи в условиях конкуренции с обычными данными. На маршрутизаторах должна быть использована очередность с малой задержкой (Low-Latency queuing — LLQ) или какая-либо иная современная схема установки очередности, чтобы голосовые данные отправлялись раньше обычных данных. Кроме того, будут использоваться схемы маркировки (marking) и маркировки с заданием приоритетов (coloring), называемые IP-приоритетами, для обеспечения того, чтобы голосовые данные рассматривались системой как более важные, чем обычные данные. Компоненты третьего уровня будут более подробно обсуждаться в следующих разделах.
Следующим является транспортный уровень. Поскольку для передачи голоса используется протокол UDP, системе не хватает механизма установки очередности пакетов для обеспечения того, чтобы пакеты доставлялись в требуемой последовательности, независимо от порядка их поступления к получателю. Транспортный протокол реального времени (Real-Time Transport Protocol — RTP) для выполнения этого требования добавляет номер пакета в последовательности передачи и механизм расстановки временных меток. Также может использоваться протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol — RSVP) для резервирования полосы пропускания вдоль пути следования голоса по сети IP. Данный протокол обеспечивает выделение достаточной полосы пропускания для голосовых данных вдоль всего пути следования и исключает использование пакетами обычных данных зарезервированной полосы пропускания.
Пятый уровень модели, сеансовый, также предоставляет интересные средства для решения возникающих проблем. Многие сети VoIP используют стандарт 1TU-T Н.323, в котором компоненты, называемые шлюзами и шлюзами-концентраторами (gateways and gatekeepers), выдают разрешение на голосовые соединения и обеспечивают возможность того, чтобы отправитель и получатель договорились об используемых возможностях (таких как голос и/или видео) и чтобы соединение и его разрыв происходили требуемым образом. Другими методами, используемыми для решения таких же проблем, являются протокол инициирования сеанса (Session Initiation Protocol — SIP) и протокол описания сеанса (Session Description Protocol — SDP). Перечисленные выше методы являются стандартами группы Internet Engineering Task Force (IETF), которые обеспечивают объявление множественных сеансов и информацию о них для приложений IP-сети. Хотя методы IETF несовместимы с методами Н.323, они приобретают популярность в качестве возможных вдьтернатив.
Шестым уровнем модели является уровень представлений. Как определено в эталонной модели OSI, используемой Международной организацией по стандартизации (International
Organisation for Standartization — ISO), уровень представлений анализирует и интерпретирует форматы данных. В терминах передачи данных шестой уровень занимается кодированием данных, шифрованием и форматами файлов. В терминах передачи голоса уровень представлений обеспечивает методы кодирования и сжатия, используемые для передачи голоса. Методы кодирования и сжатия, такие как ITU-T G.729 и ITU-T G.711, представляют собой два примера такой работы. (Полное описание кодировки голоса и сжатия приведено в главе 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса”.)
Все уровни стека протоколов совместно используются для того, чтобы решить проблемы минимизации задержки и обеспечить требуемый порядок следования пакетов. Не все приложения VoIP используют все рассмотренные выше методы на всех уровнях; более подробно их использование и существующие ограничения описаны в следующих разделах. Сначала будут рассмотрены наиболее известные методы передачи служебных сигналов и установления соединения в технологии VoIP Н.323. Затем будет рассмотрена одна из альтернатив протоколам Н.323 — протокол MGCP, который служит для координации соединений вне сети VoIP. Также будут рассмотрены протоколы RTP и RTCP, которые используются для нумерации пакетов в последовательности передачи и для указания метки времени, которые дополняют средства протокола UDP. Далее рассматривается дополнительный метод, используемый для резервирования полосы пропускания вдоль пути вызова с использованием протокола RSVP. В заключение описана популярная альтернатива протоколу Н.323 — протоколы SAP, SIP и SDP, которые приобретает популярность в сетях VoIP.
Стандарт Н.323
Стандарт, разработанный организацией ITU-T для работы мультимедийных приложений в сетях VoIP, получил название Н.323. Изначально он не предназначался специально для голосовой телефонии; целью разработчиков было осуществление всех видов коммуникации в сетях VoIP, включая видео и звук. Данный стандарт определяет большое количество различных компонентов аппаратного обеспечения, используемых при работе сети. На рис. 10.3 показаны некоторые компоненты, используемые в голосовой среде передачи сетей стандарта Н.323.
Рис. 10.3. Отдельные компоненты стандарта Н.323
В приведенной на рис. 10.3 схеме маршрутизатор Cisco играет роль шлюза- концентратора, задаваемую конфигурацией. В зависимости от используемой версии программного обеспечения, в качестве шлюза могут использоваться различные модели маршрутизаторов. В сети VoIP такой шлюз стандарта Н.323 выступает в качестве “часового”,
принимая запросы на вызовы, анализируя ограничения на запрашиваемые соединения (такие, например, как ограничения на время суток и ограничения возможностей), а затем обеспечивая возможность соединения. Он транслирует адреса между псевдоименами локальной сети и IP-адресами, а также обеспечивает возможность использования базовых телефонных служб, таких как служба каталогов и другие функции мини-АТС. После этого шлюз создает “брачный союз” между вызывающей и вызываемой стороной и “уходит в тень". Точное описание последовательности его действий обсуждается ниже в настоящем разделе. Задача менеджера вызовов (CallManager) состоит в том, чтобы хранить полную информацию обо всех других компонентах системы, выдавать им разрешения на соединения друг с другом, а также обновлять информацию о компонентах, которые вышли из строя, а затем были восстановлены.
Блок многоточечного контроля (multipoint control unit — MCU) представляет собой устройство, которое используется для объединения многих пользователей в одну конференцию. Он способен организовывать не только аудио-, но и телеконференции. Блок MCU состоит из многоточечного контроллера и, возможно, многоточечного процессора. Многоточечный контроллер наблюдает за всеми запрошенными конференциями. Он обслуживает переговоры между осуществляющими запросы терминалами стандарта Н.323 (такими как телефоны) для использования их общих возможностей, а также решает задачи поддержания конференции, такие как управление ресурсами для групповой рассылки (multicasting). Многоточечный контроллер непосредственно не управляет голосовыми или видеопотоками; такие задачи передаются многоточечному процессору, который комбинирует голосовые потоки и видеоряды (video views).
IP-телефон, который в терминах стандарта Н.323 называется терминалом, в сетях Н.323 является оконечной (терминирующей) точкой, которая обеспечивает голосовую коммуникацию в реальном времени. Терминал должен передавать голос, но может обладать также и видеовозможностями. Терминал может быть даже и не похож на телефон. (Следует обратить внимание на то. что здесь идет речь об обычной оконечной точке стандарта Н.323, а не об IP-телефоне Cisco.) В качестве терминала может также выступать приложение рабочего стола компьютера пользователя, которое может обеспечивать голосовые и видеослужбы. В качестве примера такого приложения можно привести пакет NetMeeting корпорации Microsoft, который представляет собой голосовой и видеотерминал, удовлетворяющий стандарту Н.323 и предназначенный для соединения пользователей IP-сетей с целью двусторонней коммуникации.
Шлюзы являются точками входа в другие сети. Подобно терминалу, шлюз также является оконечной точкой, но, кроме того, он позволяет соединить сеть, совместимую со стандартом Н.323, с другими типами голосовых и видеосетей, такими как голосовые мини-АТС предприятий и обычная телефонная сеть (PSTN). Шлюз ответствен за прием запросов на вызовы между сетями стандарта Н.323 и сетями иного типа и выполняет все необходимые преобразования для осуществления соединения.
Для передачи служебных и управляющих сигналов в сетях стандарта Н.323 используется поднабор протоколов. На рис. 10.4 показана последовательность событий, происходящих при создании соединения в рамках стандарта Н.323. Такая последовательность включает четыре этапа.
Запрос на получение доступа к службе.
Установление соединения.
Обмен информацией о возможностях сторон.
Открытие передающей среды.
Каждый из перечисленных этапов подробно описан в следующих разделах.
Шлюз или конечная точка Н.323Шлюз или конечная точка Н.323Запрос на доступЗапрос на доступПодтверждение доступаПодтверждение доступаУстановление соединения |-Соединение рУстановление соединения |-Соединение рЗапрос протокола , ,H.225(UDP)Протокол Н.225(ТСР) (Q.931)Запрос протокола , ,H.225(UDP)Протокол Н.225(ТСР) (Q.931)стандарта Н.323стандарта Н.323
Шлюз или конечная точка Н.323
Шлюз или конечная точка Н.323
Запрос на доступ
Запрос на доступ
Подтверждение доступа
Подтверждение доступа
Установление соединения |-
Соединение р
Установление соединения |-
Соединение р
Запрос протокола , ,H.225(UDP)
Протокол Н.225(ТСР) (Q.931)
Запрос протокола , ,H.225(UDP)
Протокол Н.225(ТСР) (Q.931)
стандарта Н.323
стандарта Н.323
-| Подтверждение возможностей-| Открытие логического каналТ"-| Подтверждение возможностей-| Открытие логического каналТ"Рис. 10.4. Последовательность событий при передаче служебных сигналов стандарта Н.323Рис. 10.4. Последовательность событий при передаче служебных сигналов стандарта Н.323Передающая среда (UDP)Передающая среда (UDP)
-| Подтверждение возможностей
-| Открытие логического каналТ"
-| Подтверждение возможностей
-| Открытие логического каналТ"
Рис. 10.4. Последовательность событий при передаче служебных сигналов стандарта Н.323
Рис. 10.4. Последовательность событий при передаче служебных сигналов стандарта Н.323
Передающая среда (UDP)
Передающая среда (UDP)
Протокол Н.245(ТСР)
Выступая в качестве поднабора стека протоколов Н.323, протокол ITU-T, называемый Н.225, служит для осуществления запроса на установление соединения и обмена информацией о имеющихся возможностях. Сначала протокол Н.225 использует протокол UDP для запроса на получение доступа к службе и возможности соединения с другой конечной точкой. Такой запрос на получение доступа отправляет шлюзу инициирующая конечная точка. Запрос содержит телефонный номер, с которым требуется установить соединение, а также информацию о вызывающей стороне. В некоторых ситуациях, например, когда таблица вызовов (dial plan) задана на инициирующем маршрутизаторе, данный шаг может быть полностью пропущен. Шлюз исследует запрос, определяет точку назначения и проверяет наличие ресурсов для завершения вызова. Далее шлюз преобразовывает адрес для вызывающей стороны, выясняя телефонный номер получателя и преобразуя его в IP-адрес получателя. После шлюз отправляет свой ответ вызывающей стороне. На этом первый этап установления соединения стандарта Н.323 заканчивается.
Второй этап соединения стандарта Н.323 также является частью протокола Н.225. Протокол Н.225, работающий под управлением TCP на данном этапе соединения, основан на протоколе ITU-T Q.931, используемом в соединениях ISDN. Для осуществления соединения вместо UDP используется протокол TCP, поскольку на этом этапе инициирующая точка осуществляет реальное соединение с конечной точкой получателя. Адресату отправляется сообщение, являющееся запросом на открытие канала коммуникации, он идентифицирует инициирующую точку вызова, анализирует свою базу данных и проверяет, существует ли в ней необходимый телефонный номер*. Если телефонный номер адресата присутствует в базе данных и на него в данный момент
1 Здесь имеется в виду соединение "шлюз—-шлюз”, поэтому и проверяется наличие необходимого телефонного номера в списке номеров, поскольку само соединение осуществляется по протоколу IP, при этом адрес шлюза может быть указан правильно, а телефонные номер — нет. — Прим. ред.
не наложены ограничения по времени суток или по безопасности, то он отвечает инициирующей точке сообщением о соединении, которое дает ей разрешение на переход к следующему этапу установления соединения. Ответ получателя на сообщение об установлении соединения показывает, что инициирующая точка может продолжать установку соединения, но не означает, что соединение открыто и готово к использованию. На этом завершается второй этап установления соединения.
На третьем этапе установления соединения, известном как протокол Н.245, на инициирующую точку и получателя возлагается задача обмена информацией о возможностях. Данное понятие может включать решение о том, запрашивает ли каждая сторона, кроме голоса, и видео; при этом та или другая сторона может отклонить возможность использования видео, поскольку ее IP-телефон поддерживает обмен только голосовыми сообщениями. На данном этапе также происходит обмен сообщениями о возможностях кодирования и сжатия, т.е. обсуждаются схемы кодировки и запрашиваемые схемы сопоставляются с имеющимися в наличии. После того как достигнуто соглашение о возможностях сторон, инициирующая сторона отправляет получателю предупреждающее сообщение или сообщение об обработке, запрашивая открытие логического передающего канала. Именно на этом этапе получатель уведомляет своего пользователя о входящем соединении с помощью звонка, после которого пользователь может услышать своего собеседника. На данном этапе коммуникационный маршрут еще не открыт, но каждая сторона выражает согласие на установление канала. На четвертом, заключительном, этапе получатель отвечает на входящий вызов, снимая трубку телефона. В данный момент протокол Н.225 снова используется для завершения работы. После ответа получателя происходит обмен сообщениями о соединении и обмен подтверждениями между инициирующей стороной и получателем, канал открывается и передающая среда готова к использованию.
Протокол MGCP
Одна из новейших реализаций технологии VoIP включает в себя стандарты, основанные на документах IETF RFC2, называемые также протоколом управления шлюза- носителя (Media Gateway Control Protocol — MGCP). Он был разработан организацией IETF, получил название RFC 2705 и представляет собой средство координации усилий нескольких шлюзов в одной и той же сети. Первичной функцией протокола MGCP является управление и наблюдение за соединениями между шлюзами в различных передающих средах. Как уже говорилось выше, шлюз представляет собой точку входа в сеть, отличную от IP-сети. Как указывается в документах RFC, такая точка входа в другие сети может представлять собой подсоединение к телефонной сети (PSTN), к сетям VoFR и ATM, к шлюзам, используемым для предоставления комплексных служб в жилых домах, для обеспечения кабельных телефонных служб и цифровых абонентских каналов (digital suscriber line — DSL), а также соединения с коммерческими мини-АТС. Устройства MGCP используют некоторые протоколы стека Н.323 для сигнализации об установлении соединений, и с точки зрения сетей стандарта Н.323 могут быть рассмотрены в качестве шлюза или оконечной точки. С промышленной точки зрения протокол MGCP обеспечивает установление надежного со-
1 Request For Comments — серия документов IETF с описаниями набора протоколов Internet и дополнительной информацией. Некоторые документы RFC приняты 1АВ как Internet-стандарты. Большинство документов RFC определяет такие протоколы, как Telnet и FTP, но некоторые носят юмористический или исторический характер. Документы RFC доступны на многих Web-узлах. — Прим. ред.
единения вместо того, чтобы оконечные точки осуществляли соединения между собой самостоятельно. Рекомендации RFC определяют, что стек MGCP в действительности состоит из двух компонентов: шлюза передающей среды (media gateway — MG) и контроллера шлюза передающей среды (media gateway controller — MGC). Задача шлюза MG — переход между различными типами передающих сред и поддержание надежного соединения для голосовых потоков. Контроллер MGC является коммутирующей частью, в задачу которого входит наблюдение за запросами на соединение и регистрация успешных и неудачных попыток. Контроллер MGC может регистрировать отправителей и получателей и при необходимости обеспечивать альтернативные маршруты.
Развитием MGCP является протокол Megaco, в котором определяется, что контроллер MGC может сам прослушивать некоторые потоки среды и отвечать им самостоятельно (таким, например, как тоновый набор на панели телефона), маршрутизировать вызовы, как это делает система интерактивных голосовых сообщений (interactive voice messaging system), или создавать многостороннюю конференцию при получении определенных тоновых последовательностей. Основной вопрос, который волнует в данный момент производителей промышленного оборудования, — заменит ли технология Megaco протокол MGCP или просто поднимет его уровень. На основе всех существующих протоколов передачи служебных сигналов в настоящее время трудно решить, какая тенденция будет превалировать в будущем.
Протоколы SAP, SIP и SDP
Еще один набор протоколов передачи служебных сигналов родился из потребности пользователей в контакте друг с другом через структуры сети Internet. Данный набор протоколов был первоначально задуман как часть проекта широковещательной магистрали (Multicast Backbone — MBONE). Замысел состоял в том, чтобы проложить пути в сети Internet для того, чтобы пользователи принимали участие в конференциях, беседах, семинарах или видеопрезентациях, используя широковещательные адреса. Важным фактором в развитии данного набора протоколов была возможность определения местонахождения пользователя в традиционной сети Internet (т.е. через адрес URL) и его реального физического местоположения. При этом приглашенный участник мог бы находиться в своем офисе за рабочим столом, дома в кабинете с персональным компьютером или путешествовать с портативным компьютером. Адрес пользователя в такой ситуации должен быть универсальным и выражаться в адресах сети Internet. Так происходит в протоколе SIP, где адреса в формате URL или DNS (Domain Name System) используются для определения местоположения пользователя. Точно так же, как и адрес электронной почты может быть выражен в виде jbrown@pickled-pea.com, SIP-адрес мог бы быть представлен в виде sip:jbrown@pickled-pea.com.
Протокол SIP определяется в документе RFC 2543. Сразу после определения местоположения пользователя с помощью средств SIP дальнейшие действия выполняет протокол объявления сеанса (Session Announcement Protocol — SAP). Протокол SAP находится в стадии разработки группой IETF и в официальном письменном виде пока не существует и не имеет официального номера документа RFC. Пакет протокола SAP содержит идентификатор, который определяет тип инициируемого сеанса. Такой идентификатор, описанный в документе RFC 2327, передается через протокол SDP, который также может добавить функции аудио, видео или подавления передачи, а также перевести сеанс в состояние паузы с захватом канала. Например, если пользователь принимает решение использовать приложение, такое как видеотелеконференция, то протокол SIP инициирует соединение, ис-
пользуя адреса широковещательной рассылки и указанные номера портов. Полезная нагрузка получившихся пакетов содержит информацию пакетов SAP для объявления типа сеанса с помощью протокола SDP. Протокол SDP предоставляет отправителю и получателю средства для того, чтобы договориться о возможностях соединения и, таким образом, для его осуществления и поддержания. По сравнению с протоколом Н.323, SIP использует гораздо меньше служебной информации для установления вызова — один или два цикла вместо семи или восьми. Кроме того, протокол SIP использует существующие протоколы (такие как SAP и SDP), в то время как протокол Н.323 опирается на стандарт Q.931 и должен содержать другие элементы, такие как Н.225. Но в то время как протокол SIP использует пакеты UDP, являющийся ненадежным методом для соединения, протокол Н.323, как об этом говорилось выше, с самого начала использует соединения TCP.
Протоколы RTP и RTCP
Поскольку данные технологии VoIP передаются с помощью протокола UDP, возникает необходимость в установлении порядка следования пакетов. Как было показано на рис. 10.1, IP-сетям присущи проблемы, связанные с порядком следования пакетов. В настоящее время в сетях VoIP широко используется популярный метод RTP, который определен в документе IETF RFC 1889. Действуя на транспортном уровне состоящей из семи уровней модели VoIP, протокол RTP обеспечивает порядок следования пакетов и указывает временные отметки для голосовых пакетов протокола UDP. Вариации протокола RTP в настоящее время широко используются в сети Internet для обеспечения аудио- и видеопотоков в реальном времени к пользователям, имеющим настольные системы воспроизведения голоса и видео. Как показано на рис. 10.5, заголовок протокола RTP добавляет к голосовому пакету значительное количество служебной информации. Всего при передаче голоса для заголовка RTP требуется 12 байт; кроме того, могут потребоваться дополнительные байты для передачи других медиа-пакетов, в зависимости от значения поля CSRC.
132
V
Р)
сс
М
РТ
Номер в последовательности
Временная метка (4 байта)
Идентификатор источника синхронизации (SRSC) (4 байта)
Идентификаторы источников (CSRC) (необязательные)
Рис. 10.5. Заголовок RTP: 12 байт и необязательное поле CSRC
Поля в заголовке протокола RTP имеют следующие значения.
V (версия) — указывает версию протокола RTP.
Р (заполнение) — если данный бит установлен, то полезная нагрузка протокола RTP содержит дополнительные байты, необходимые для завершения заголовка (такие байты не являются частью полезной нагрузки).
X (расширение) — бит указывает на то, что заголовок имеет расширение.
СС (CSRC (источник вложения) счетчик) — указывает число идентификаторов CSRC, следующих за основным заголовком.
М (маркер) — используется для указания границ фрейма.
PT (payload type — тип полезной нагрузки) — код, указывающий схемы кодирования и сжатия полезной нагрузки.
Номер в последовательности — последовательный номер пакета, который отслеживает порядок пакетов и их потерю.
Временная отметка — код синхронизации, указывающий на момент времени первой кодированной выборки в полезной нагрузке. Данная отметка используется буферами восстановления синхронизации для ликвидации потерь качества, вызванного вариацией задержки.
SRSC (идентификатор источника синхронизации) — произвольное число, отличающее один RTP-сеанс от другого, для создания возможности мультиплексирования.
CSRC (идентификатор источника вложения) — используется для создания списка источников, участвующих в данном RTP-сеансе. Позволяет создавать конференции.
RTP также использует протокол мониторинга (наблюдения), который описан в документе RFC 1889 и называется транспортным управляющим протоколом реального времени (Real-Time Transport Control Protocol — RTCP). Будучи использованным для мониторинга сеанса RTP, протокол RTCP высылает обновления информации для всех участников сеанса в реальном времени. На маршрутизаторах Cisco протокол RTCP используется по умолчанию для обеспечения совместимости со стандартами спецификации RTP.
Протокол RSVP
Восхваляемый одними и плохо понимаемый другими, протокол резервирования ресурсов (Resource Reservation Protocol — RSVP) представляет собой очередную попытку обеспечения выделенной полосы пропускания для голосовых пакетов, проходящих по 1Р-сети. Протокол RSVP описан в RFC 2205. На транспортном уровне эталонной модели OS1 для сетей VoIP RSVP является протоколом, который резервирует полосу пропускания вдоль пути прохождения голосового вызова. Резервирование полосы пропускания благоприятно для передачи голоса, однако оно ухудшает условия прохождения обычных данных, использующих ту же сеть. Протокол RSVP осуществляет резервирование за счет данных, что может привести к недостаточной пропускной способности для приложений, работающих с данными, которым необходимо обеспечить прохождение своих пакетов. Хотя протокол RSVP может быть реализован в частной сети, ожидать резервирования ресурсов в сети Internet было бы непрактично. Маршрутизаторы в Internet доставляют пакеты на основе принципа “доставить во что бы то пи стало" и поэтому не смогут и не захотят резервировать полосу для конкретного голосового вызова. На рис. 10.6 показаны действия протокола RSVP в момент, когда производится резервирование. Сразу после инициирования голосового вызова протокол RSVP посылает получателю сообщение PATH и возвращает сообщение RESV (Reservation — резервирование) отправителю.
Когда отправитель инициирует вызов, первый маршрутизатор, независимо от протокола передачи служебных сигналов, используемого для осуществления вызова, посылает сообщения PATH, предназначенные для нахождения и регистрации пути для голосового вызова. На данной стадии резервирование не происходит, поскольку соединение еще не установлено. Когда получатель отвечает на вызов (исходя из предположения, что он не занят и что есть кто-то, кто может ответить), маршрутизатор получателя возвращает сообщения RESV отправителю. Именно такие сообщения RESV резервируют полосу пропускания. Если в сети требуется изменить маршруты в связи с какими-либо неполадками, то сообщения RATH и RESV, естественно, следуют по изменившемуся маршруту,
поскольку они сами переносят IP-заголовки и, следовательно, IP-адреса. В более поздних версиях протокола RSVP (операционная система IOS Cisco версии 12.1.5Т и более поздних) резервирование подтверждается еще до того, как прозвенит звонок телефона у получателя. Так происходит в случае, когда резервирование нарушается; тогда вызов может быть направлен по другому маршруту или же инициирующей стороне может быть направлен тон изменения порядка вызовов.
Рис. 10.6. RSVP-сообщения PATH и RESVРис. 10.6. RSVP-сообщения PATH и RESV
Рис. 10.6. RSVP-сообщения PATH и RESV
Рис. 10.6. RSVP-сообщения PATH и RESV
Базовые служебные сигналы технологии VoIP
Вызовы IP обычно инициируются пользователем. Пользователь, который хочет позвонить, использует телефонный аппарат, или, говоря более современным языком, настольное приложение с голосовыми возможностями. В дальнейшем мы будем использовать традиционные термины “телефон” или “телефонный аппарат”. Для того чтобы вызов состоялся, инициатор вызова должен сообщить своему локальному телефонному коммутирующему оборудованию о желании позвонить. С этого момента локальное оборудование ответственно за передачу запроса на соединение вдоль всего пути до пункта назначения. Такой процесс называется передачей служебных сигналов (иногда — сигнализацией). Получатель должен возвратить некоторую информацию о состоянии, т.е. был ли найден адрес точки назначения и удалось ли уведомить ее о поступившем вызове. Базовый телефонный вызов Cisco VoIP включает три следующих этапа.
Передача служебных сигналов от мини-АТС к маршрутизатору.
Передача служебных сигналов между маршрутизаторами.
Передача служебных сигналов от маршрутизатора к мини-АТС.
Приведенные выше этапы обсуждаются в следующих разделах.
Передача служебных сигналов от мини-АТС к маршрутизатору
Предположим, что линия состоит из двух мини-АТС, соединенных посредством маршрутизаторов, и что в данном случае используется связующая линия (см. главу 5 “Применение голосовых маршрутизаторов Cisco”). Предполагается также, что интерфейс между инициатором и маршрутизатором принадлежит к типу Е&М и что интерфейс такого же типа связывает получателя и его маршрутизатор (см. главу 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных”). Предполагается
также связь между маршрутизаторами с помощью технологий VoIP по протоколу Н.323. Рассмотренное соединение показано на рис. 10.7.
Служебные сигналы магистрали
Рис. 10.7. Передача служебных сигналов от мини-АТС, являющейся инициатором вызова, к маршрутизатору называется магистральной
Когда пользователь на инициирующей соединение мини-АТС хочет позвонить пользователю мини-АТС точки назначения, мини-АТС инициирующей стороны уведомляет об этом маршрутизатор — в данном случае с помощью стандарта на передачу сигналов Е&М. Такие локальные служебные сигналы должны обеспечиваться маршрутизатором для совместимости с мини-АТС абонента и удовлетворять правилам и стандартам, установленным для режима его функционирования. Следовательно, маршрутизатор-инициатор должен поддерживать реализацию необходимого метода передачи служебных сигналов. (Более подробно приведенный тип служебных сигналов описан в главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных”.) Маршрутизатор должен обработать запрос на соединение, иметь телефонный номер адресата в своей локальной таблице номеров (адресации) и установить соответствие между телефонным номером и IP-адресом получателя (и, следовательно, с выходным интерфейсом), а также передать данный адрес до пункта назначения. Сразу после соответствующего уведомления о запросе на вызов он должен быть готов передать соответствующий сигнал в 1Р-сеть.
Передача служебных сигналов между маршрутизаторами
Как показано на рис. 10.8, маршрутизатор инициирует запрос на Н.225-вызов по протоколу Н.223 и запрашивает соединение. Такие управляющие сигналы преобразуются маршрутизатором из стандарта Е&М в рассматриваемом случае в стандарт Н.225. Телефонный номер получателя передается по IP-сети с использованием традиционной IP-маршрутизации, поэтому все маршрутизаторы внутри IP-сети должны быть способны выполнять IP-маршрутизацию обычными средствами, т.е. должны иметь таблицу маршрутизации и действительный выходной интерфейс, на который можно было бы послать запрос стандарта Н.225. В конечном итоге (и в идеальном случае) запрос достигает маршрутизатора-получателя.
Рис. 10.8. Передача служебных сигналов между Н ,323-совместимыми маршрутизаторами с использованием стандарта Н.225
Передача служебных сигналов от маршрутизатора к мини-АТС
Маршрутизатор-получатель, определяя наличие требующего обработки запроса, должен найти в таблице номеров адрес получателя. Маршрутизатор должен обнаружить, что входящий вызов логически связан с соединением, ведущим к мини-АТС необходимого адресата; как только ему становится известно, что можно осуществить соединение с мини-АТС точки назначения, он отправляет подтверждение по протоколу Н.225 маршрутизатору-отправителю. Далее он сигнализирует маршрутизатору- получателю посредством стандарта Е&М и направляет набранный телефонный номер мини-АТС адресата. На рис. 10.9 показаны развитие процесса вызова и подтверждение, возвращаемое источнику.
Конечная точка Н.323
Служебные сигналы магистрали
Рис. 10.9. Передача служебных сигналов от маршрутизатора к мини-АТС адресата и возвращаемое подтверждение стандарта Н.225
Основы технологии VoIP корпорации Cisco
Готовые решения корпорации Cisco для технологий VoIP предназначены для реализации классических схем, с которыми сталкивается сетевой администратор, использующий такую технологию. В предыдущих главах описывалась передача голоса с использованием технологий 2-го уровня, в частности протоколов Frame Relay и ATM. Хотя технологии 2-го уровня могут оказаться вполне подходящими для многих голосовых приложений, технология VoIP имеет по сравнению с ними два ярко выраженных преимущества.
Возможность реализации автоматически коммутируемых вызовов “ото всех ко всем” (any-to-any) (вызовы просто следуют стандартной IP-маршрутизации, и в конфигурации сети не требуется устанавливать специфические промежуточные устройства или задавать явную маршрутизацию вызовов).
Возможность взаимодействия с другими приложениями технологий VoIP, такими как программное обеспечение NetMeeting, программно-реализованными телефонами (soft phones) на персональных компьютерах и с целым рядом других продуктов. Технологии VoFR и VoATM представляют собой всего лишь методы обхода междугородных каналов, в то время как метод VoIP открывает множество новых голосовых приложений.
Некоторые из актуальных задач передачи голоса с использованием технологий 2-го уровня уже упоминались в предыдущих главах вместе с соответствующими решениями 2го уровня, однако механизм VoIP, действующий на 3-м уровне, предлагает свой собственный набор решений, которые будут описаны в следующих разделах. Среди актуальных задач можно выделить несколько наиболее важных, которые перечислены ниже.
Задержка и ее вариации. Данную проблему предлагается решать с помощью двух методов: резервирование полосы пропускания посредством протокола RSVP и путем задания приоритетов. Требуемое в таких случаях конфигурирование обсуждается в следующих разделах.
Потеря пакетов и нарушение их порядка следования. Данная проблема решается с помощью протоколов RTP и RTCP.
Экономия полосы пропускания. Такой вопрос решается благодаря применению различных методов сжатия.
Указание очередности. Данную проблему можно решить с помощью различных механизмов организации выходных очередей, описанных ниже.
Следует принять во внимание, что механизм адресации IPv4 не был предназначен для передачи потоков данных в реальном времени, таких как голос, однако варианты конфигурации, предоставляемые корпорацией Cisco для технологий VoIP, позволяют сетевым администраторам выбрать комбинацию параметров, наиболее подходящую для их сетей. В последующих разделах подробно рассказывается о способах решения перечисленных выше проблем. Сначала будут рассмотрены основные компоненты (блоки) базовых голосовых сетей с точки зрения технологии VoIP, затем — конкретные способы сжатия, установления очередности, фрагментации, экономии полосы пропускания и базовые решения, используемые для таких проблем. В заключение в качестве примера приводится реализация сети VoIP с использованием многоточечного протокола PPP (Multilink PPP).
Основные компоненты механизма QoS в технологии VoIP
Корпорация Cisco Systems выделила различные целостные компоненты (блоки), которые являются ключевыми для успешной реализации голосовых сетей. Далее будут рассмотрены с точки зрения технологии VoIP базовые составные:
скорость магистрали и размер;
классификация пакетов;
управление шириной полосы пропускания и контроль доступа;
управление сетью при возникновении перегрузок;
управление очередностью пакетов.
Базовые блоки представляют собой инструменты, которые необходимо изучить перед началом планирования IP-сетей, которые будут включать передачу голоса. Несмотря на то что большинство сетевых администраторов будут добавлять голосовые средства к уже существующим сетям, такие блоки все же должны быть рассмотрены, даже если оборудование сети не является новым. Их влияние на существующие IP- приложения имеет долгосрочный характер. Недостаточное внимание к вопросам, которые рассмотрены ниже, отрицательно сказывается на любой сети, поэтому сетевой администратор должен изучить основные технологии и инструменты, которые будут использованы в сети. К счастью, корпорация Cisco Systems предоставляет достаточное количество необходимых средств (или блоков), что позволяет успешно и без излишнего напряжения реализовать предлагаемые решения. Основные компоненты механизма QoS в технологии VoIP описаны в следующих разделах.
Скорость и размер магистрали
При добавлении голосовых функций к уже существующей сети или при планировании и разработке новой необходимо проанализировать требования сети к ширине полосы про-
пускания. Как и в любой IP-сети, детальное рассмотрение типичных потоков и их требований к полосе пропускания является необходимым для обеспечения того, чтобы в момент, когда приложение запросит ресурсы для своего функционирования, имелась в наличии достаточная ширина полосы пропускания. Голосовые приложения не являются в этом смысле исключением. При передаче голоса, кроме требований к ширине полосы пропускания, большое значение имеет производительность используемого оборудования. Голосовые маршрутизаторы Cisco представляют собой высокопроизводительные устройства, которые эффективно работают при правильно спланированных магистралях, не вызывая большой нагрузки на маршрутизатор и на сеть в целом и дают минимальное ухудшение качества голоса. Такая ситуация достигается за счет использования высокопроизводительной техники для обработки данных, включающей специализированные цифровые сигнальные процессоры (DSP), встроенные в голосовые маршрутизаторы. Процессоры DSP выполняют сжатие и декомпрессию данных, значительно уменьшая нагрузку на центральный процессор маршрутизатора.
Классификация пакетов
Поскольку голосовые потоки данных развиваются и передаются в реальном времени, устройства сети должны определять, что голосовые потоки являются более важными, чем потоки данных. Следовательно, критически важно, чтобы в сети имелся механизм, отличающий голос от обычных данных. Одним из способов решения данной задачи является использование битов типа обслуживания (type of service — ToS) в IP-заголовке для указания на то, что голосовой поток более важен, чем поток обычных данных (или маркировка пакетов). Такой подход обеспечивает во всей сети более высокий приоритет голосовых данных по сравнению с обычными (классификация пакетов) и позволяет использовать в сети дифференцированное обслуживание (Differentiated Service — DiffServ). Конфигурирование, обеспечивающее более высокий приоритет голоса перед данными, описано ниже в настоящей главе.
Управление шириной полосы пропускания и контроль доступа
Для сетевого администратора любой сети важным вопросом является величина полосы пропускания, потребляемая голосовыми приложениями. Нельзя допустить ситуацию, в которой голос занимает такую большую часть полосы пропускания, что его передача становится невозможной. Блок, связанный с рассматриваемой ситуацией, содержит различные методы сжатия, рассмотренные в главе 3 “Введение в цифровую технологию передачи голоса”, а также сжатие заголовка методами протокола RTP, используемого на транспортном уровне. Сжатие звукового сигнала позволяет уменьшить его размер в соотношении 8:1, и еще большая экономия полосы пропускания достигается при подавлении пауз. Сжатие заголовка протокола RTP (оно обсуждается ниже) может снизить нагрузку при передаче заголовка протоколов IP и RTP с 40 байт до 2 или 4. Очевидно, такое сжатие значительно влияет на величину полосы пропускания, требуемую для реализации технологий VoIP. Для экономии полосы пропускания можно также использовать управление доступом, которое в сетях стандарта Н.323 осуществляется шлюзом, который решает, кто, когда и с кем имеет право устанавливать соединение. Использование шлюза в таком качестве позволяет существенно уменьшить расходы на полосу пропускания в сети IP.
Управление перегрузками в сети
Одним из способов, при помощи которых маршрутизатор управляет перегрузкой канала на сетевом уровне, является управлением параметром размера окна передачи данных
(Window Size) в IP-заголовке. Для того чтобы каждый сеанс не занимал слишком много буферного места в выходной очереди и не перегружал маршрутизатор, устройства Cisco используют метод, называемый произвольным ранним обнаружением (Random Early Detection — RAD), и метод взвешенного раннего обнаружения (Weighted Random Early Detection — WRED); данные методы регулируют потребление полосы отдельными приложениями. В ситуациях, когда несколько сеансов совместно используют полосу пропускания на выходном интерфейсе (что имеет место в большинстве IP-сетей), управление пространством буфера может оказаться непростой задачей. Механизмы RED и WRED представляют собой два из возможных способов, имеющихся в распоряжении сетевого администратора, позволяющих добиться более эффективной работы буфера. Методы RED и WRED используются для контроля перегрузок при работе с потоками данных, но их нельзя использовать при работе с голосовыми данными. В данном случае они упоминаются в качестве примера для лучшего понимания функций рассматриваемого блока.
Управление очередностью пакетов
Обеспечение механизма, заключающегося в том, чтобы по отношению к голосовым данным применялся специальный подход и присваивался наивысший приоритет на выходном интерфейсе, является ключевым фактором успешной реализации технологии VoIP. Корпорация Cisco разработала специальные методы для того, чтобы указание очередности удовлетворяло требованиям приложения к скорости передачи данных в сети и чтобы критичные потоки данных получали наивысший приоритет на выходном интерфейсе. Для удовлетворения приведенных выше требований были разработаны специальные службы, такие как механизм очереди LLQ. Данный метод подробно описывается в следующем разделе наряду с вариантами указания очередности, которые можно реализовать на маршрутизаторе.
Сжатие заголовка RTP
Как уже упоминалось выше, передача голоса по технологии VoIP использует протокол UDP в качестве механизма транспортного уровня. Такой подход выбран потому, что голосовым данным не требуется абсолютно полное получение всех отправленных пакетов и весь дополнительный “багаж”, с которым связано использование TCP в качестве протокола 4-го уровня. Однако ранее уже говорилось о том, что использование заголовка RTP является необходимым для решения проблемы порядка следования пакетов, порождаемой использованием протокола UDP. К сожалению, заголовок увеличивает общую длину заголовка IP до 40 байт служебной информации. На рис. 10.10 показан исходный 40-байтовый заголовок и 2- или 4-байтовый заголовок, полученный после сжатия заголовка RTP. Сжатие заголовка RTP должно быть сконфигурировано на маршрутизаторе; синтаксис соответствующей команды описан ниже в настоящей главе.
Сжатие заголовка RTP, очевидно, окажет положительное воздействие, поскольку пакеты VoIP по умолчанию имеют относительно небольшую (по сравнению с потоками данных IP) полезную нагрузку. Как правило, согласно исходному проекту, каждый пакет переносит 20—30 мс голосовых данных. Такой подход используется для того, чтобы небольшое количество голосовых данных в полезной нагрузке, которое может быть утеряно в сети IP, не было заметным и могло компенсироваться в модулях DSP с помощью цифровой интерполяции речи (Digital Speech Interpolation), представляющей собой метод, за счет которого устройство DSP компенсирует утрату части информации и заполняет пропущенные места, используя методы предсказания. Сам по
себе пакет VoIP имеет больше байтов в заголовке, чем в полезной нагрузке. Сжатие заголовка RTP помогает сберечь полосу пропускания сети и добиться того, чтобы при передаче полезные данные занимали большую часть времени
До сжатия заголовка RTP
20 байтов 8 байтов 12 байтов 20-160 байтов
После сжатия заголовка RTP
2 или 4 байта 20-160 байтов
Заголовок Полезная
Рис. 10.10. Сжатие заголовка RTP
Для задания сжатия заголовка IP RTP в ЕХЕС-режиме конфигурирования используется следующая команда: router(config-if)#ip rtp header-compression [passive]
В табл. 10.1 описаны элементы команды ip rtp header-compression.
Таблица 10.1. Элементы команды ip rtp header-compression
Элемент Описание
passive (Необязательный.) Сжимает заголовок RTP только в том случае, когда полученные пакеты также сжаты
Эволюция способов установления очередности на границе распределенной сети
Корпорация Cisco затратила много времени и приложила немалые усилия для разработки методов указания очередности, которые бы предоставляли приложениям необходимую полосу пропускания, когда она им требуется. Как показано на рис. 10.11, за прошедшие годы были разработаны различные подходы к организации очередности для данных и голоса. В следующих разделах описаны некоторые методы, разработанные для передачи данных.
Метод FIFO3.
Приоритетная очередность (priority queueing — PQ).
Настраиваемая очередь (custom queuing — CQ).
Справедливая взвешенная очередность (weighted fair queuing — WFQ).
Справедливая взвешенная очередность на основе классов (class-based weighted fair queuing — CBWFQ).
3 От англ, “first in, first out" — “первым вошел, первым вышел ”. — Прим, перев.
Методы заданияприоритетов для данныхОчере, ш FIFOПриоритет; ;ая очередьНастраиваема i очередностьВзвешенная справе эдивая очередностьВзвешенная< праведливаяМетоды заданияприоритетов для данныхОчере, ш FIFOПриоритет; ;ая очередьНастраиваема i очередностьВзвешенная справе эдивая очередностьВзвешенная< праведливаяочередность наочередность наоснове классовоснове классовМетоды заданияприоритетов для голосаВзвешенная справе цливая очередностьВзвешенная справе цливая очередностьс заданием прис ритета очередейМетоды заданияприоритетов для голосаВзвешенная справе цливая очередностьВзвешенная справе цливая очередностьс заданием прис ритета очередей
Методы заданияприоритетов для данныхОчере, ш FIFOПриоритет; ;ая очередьНастраиваема i очередностьВзвешенная справе эдивая очередностьВзвешенная< праведливая
Методы заданияприоритетов для данныхОчере, ш FIFOПриоритет; ;ая очередьНастраиваема i очередностьВзвешенная справе эдивая очередностьВзвешенная< праведливая
очередность на
очередность на
основе классов
основе классов
Методы заданияприоритетов для голосаВзвешенная справе цливая очередностьВзвешенная справе цливая очередностьс заданием прис ритета очередей
Методы заданияприоритетов для голосаВзвешенная справе цливая очередностьВзвешенная справе цливая очередностьс заданием прис ритета очередей
Малая задержка
Рис. 10.11. Эволюция методов установления очередности, используемых корпорацией Cisco Systems
Как будет ясно из дальнейшего изложения, методы установления очередности, разработанные для данных, не подходят для голоса, поскольку они не включают механизм указания приоритетов, который бы обеспечивал передачу голоса в первую очередь, не истощая при этом другие приложения и не нарушая синхронизацию.
Очередность FIFO
Метод ПРО используется с тех пор, как появились первые компьютерные системы. Принцип его работы заключается в том, что первый размешенный на выходном интерфейсе пакет или фрейм будет первым отправлен, независимо от его размера или приоритета. Рассматриваемый метод, очевидно, неприменим к голосу, поскольку голос должен иметь более высокий приоритет, чем данные, и всегда должен находиться в головной части очереди.
Метод задания приоритетной очередности (PQ)
При использовании метода задания приоритетов сетевой администратор устанавливает очередность потоков с помощью списка приоритетов, сконфигурированного на маршрутизаторе. Такой список приоритетов может образовать четыре очереди, называемые высокой (High), средней (Medium), нормальной (Normal) и низкой (Low). Воздействие списка приоритетов на очередность может быть усилено за счет списков контроля доступа (Access Control List — ACL), которые осуществляют дальнейшую классификацию потоков. Каждый раз при отправке пакета маршрутизатор обращается к очереди высокого приоритета, чтобы выяснить, есть ли там пакеты для отправки. Метод PQ также неприемлем для сети VoIP, поскольку он имеет тенденцию “отбирать” пропускную способность у других приложений, которым не присвоен столь высокий приоритет, какой устанавливается для голоса. При проектировании сети основной целью является создание такого механизма очередности, который давал бы равные возможности всем потокам и некоторый, но не эксклюзивный, приоритет голосовым данным.
Метод настраиваемой очереди (CQ)
Разработанный как метод установления очередности по наличию спроса на использование полосы пропускания, метод настраиваемых очередей (custom queuing — CQ) позволяет создать на выходном интерфейсе до 16 очередей и механизм пропуска на выход, ос-
нованный на подсчете переданных байтов. Метод CQ отправляет пакеты текущей очереди до тех пор, пока не будет достигнут порог порядка обслуживания (service order threshold — SOT). Параметр SOT конфигурируется для каждой очереди и представляет собой количество переданных для каждой очереди байтов. Например, предположим, что созданы три очереди: для первой значение SOT равно 1500 (значение, принимаемое по умолчанию), для второй параметр SOT равен 3000, а для третьей — 4500. Полное значение SOV (service order value), которое получается в результате сложения величин SOT для трех очередей, равно 9000. Первой очереди будет разрешено передать 1500 байт ее потока данных (независимо от величины пакетов), и, следовательно, в выходной очереди ей будет предоставлено 1500/9000, или 1/6, обшей полосы пропускания. Значение параметра SOT для второй очереди равно 3000, и ей будет предоставлено 3000/9000, или 1/3, полосы пропускания. Значение порога SOT для последней очереди равно 4500, и ей будет предоставлено 45000/9000, или половина, обшей полосы пропускания на выходном интерфейсе. Очереди обслуживаются по циклической схеме (round-robin sequence), одна вслед за другой. Хотя метод CQ и может показаться хорошим выбором для технологии VoIP, однако он может вызвать проблему вариации задержки (нарушения синхронизации) на принимающем конце, поскольку возможна ситуация, когда голосовым данным придется ожидать освобождения других очередей.''
Метод WFQ
Метод WFQ подходит для голосовых данных, поскольку при его использовании потоки данных анализируются и дифференцируются с помощью ключевых идентификаторов. Такие идентификаторы могут включать номера портов и IP-адреса отправителя и получателя. Для голоса метод WFQ может вычислить требуемую полосу пропускания путем идентификации голосовых пакетов с использованием служб TOS или битов приоритета. Следует иметь в виду, что механизм WFQ не резервирует и не гарантирует полосу пропускания, а лишь вычисляет полосу пропускания, требуемую каждому потоку. Какое количество полосы пропускания в действительности получит каждый поток, зависит от общего числа потоков и их значений битов TOS. В методе WFQ полоса пропускания потока данных может быть описана следующей формулой:
полоса пропускания потока = полоса пропускания канала х
(поток А [1 + 1Р-приоритет])/сумма всех потоков.
Например, рассмотрим выходную полосу пропускания шириной 56 Кбит/с, которая должна обслуживать два потока данных VoIP с шириной полосы пропускания 24 Кбит/с каждый и два потока данных FTP шириной 56 Кбит/с каждый. Считается, что потоки данных протокола FTP передаются на полной скорости интерфейса, поскольку они будут занимать всю доступную для них полосу пропускания все время. Голосовые потоки будут использовать примерно 24 Кбит/с по причине сжатия и наличия служебной информации в заголовке пакета. Если приоритет протоколов IP не установлен в конфигурации, то окончательная полоса, доступная для данных VoIP, будет равна:
полоса пропускания = 56 Кбит/с х 1/4 = 14 Кбит/с.
Полученное значение является неприемлемым, поскольку для адекватной передачи голоса требуется 24 Кбит/с. Если для голоса установлен более высокий приоритет, например, равный 5, то для полосы пропускания голосового потока получим:
полоса пропускания = 56 Кбит/с — 6/14 = 24 Кбит/с.
В результате задания приоритета для голоса, равного 5, получившаяся величина в большей степени соответствует тому значению, которое требует голосовой поток. Теперь, когда WFQ определяет, что голосовому потоку требуется 24 Кбит/с полосы пропускания, последний получит определенную степень приоритетности над потоками с меньшим значением приоритета, однако полностью требование к полосе пропускания может все же оказаться невыполненным; необходимость в достаточных ресурсах канала будет зависеть от требований других потоков и их относительных приоритетов. По этой причине корпорация Cisco предприняла усилия по разработке методов установления очередности, которые бы обеспечивали передачу голосовых данных по сети на оптимальном уровне.
Метод CBWFQ
Метод CBWFQ предназначен для классификации потоков и основан на идентификационных параметрах, которые могут быть настроены посредством списков управления доступом. Каждый из потоков задается в классе связывания, после чего для каждого интерфейса конфигурируется карта приоритетов. В примере 10.1 приведена конфигурация метода CBWFQ.
i Пример 10.1. Конфигурация метода CBWFQ ■
class-map data
match input-interface ethernet 0/0 class-map voice match access-group 101 class-map class-default match any policy-map wan class voice bandwidth 80 class data bandwidth 48 interface serial 0/0 ip address 10.10.10.1 255.0.0.0 bandwidth 128 service-policy output wan access-list 101 permit ip any any precedence critical dial-peer voice 1 voip destination-pattern 5551212 session target ipv4:10.10.10.2 ip precedence 5.
Класс связывания, называемый “классом данных” (в примере — “class data”), определяет поток данных, который выходит с интерфейса ethernet 0/0. Класс связывания, называемый “классом голоса” (в примере — “class voice”), определяет поток, указанный в списке доступа 1, т.е. поток, который имеет критический (наивысший) приоритет (или, соответственно, значение ToS), равный 5. Данное значение приоритета применяется по отношению к адресуемым точкам вызова. Класс связывания, называемый классом “по умолчанию”, представляет собой класс безопасности, который указывает на все потоки, которые не были специально определены в других классах связывания. Далее создается карта приоритетов с произвольно выбранным именем “wan”. Она обеспечивает 80 Кбит/с для голосового класса и 48 Кбит/с полосы пропускания для
класса данных. В конце концов выработанная стратегия применяется к выходному интерфейсу, в данном примере — к последовательному интерфейсу 0/0. Применение метода CBWFQ является первым случаем, когда гарантируется предоставление полосы пропускания. Фундаментальные различия между методами WFQ и CBWFQ (они используют один и тот же внутренний алгоритм) состоят в следующем:
для метода WFQ удельный вес каждого потока является заранее заданной величиной (получаемой из указанных IP-приоритетов), а по нему вычисляется полоса пропускания;
для метода CBWFQ исходной величиной является заранее заданная ширина полосы пропускания, а удельные веса мя отдельных потоков находятся в результате вычислений.
Как и некоторые другие методы установления очередности, метод CBWFQ может показаться вполне приемлемым решением для передачи голоса, однако и в нем голос не получает явно выраженного приоритета по сравнению с данными.
Метод PQ-WFQ
Для технологии Voice over Frame Relay был разработан специализированный метод установки очередности сразу на 2-м уровне эталонной модели. Такой метод, получивший название метода справедливой взвешенной очередности с указанием приоритета очереди (priority queuing-weighted fair queuing — PQ-WFQ), автоматически размещает поток VoFR в приоритетной очереди и позволяет назначить всей выходной очереди определенный процент (по умолчанию 75%) всей полосы пропускания распределенной сети. В терминах технологии Frame Relay можно сказать, что для приоритетной очереди устанавливается процент полосы пропускания, равный значению mincir. Для сети Frame Relay причиной определения значения mincir является то, что оно представляет собой гарантированную ширину полосы пропускания распределенной сети (WAN) после событий явного обратного уведомления BECN (backward explicit notification events). Однако для реализации механизма PQ-WFQ на 3-м уровне для технологии VoIP (независимо от протокола 2-го уровня) конфигурация PQ-WFQ включает модификацию команды ip rtp priority. Использование данной команды является необходимым, поскольку 3-му уровню необходим механизм для того, чтобы отличать голосовые пакеты от пакетов данных. Принцип работы механизма PQ-WFQ показан на рис. 10.12.
ИсчерпаниеИсчерпаниеГолос (наивысший приоритет) ДанныеДанныеДанные (LMI)Голос (наивысший приоритет) ДанныеДанныеДанные (LMI)Рис. 10.12. Принцип работы механизма PQ- WFQРис. 10.12. Принцип работы механизма PQ- WFQ
Исчерпание
Исчерпание
Голос (наивысший приоритет) Данные
Данные
Данные (LMI)
Голос (наивысший приоритет) Данные
Данные
Данные (LMI)
Рис. 10.12. Принцип работы механизма PQ- WFQ
Рис. 10.12. Принцип работы механизма PQ- WFQ
Как показано на рис. 10.12, голосовой поток перенаправляется в максимально приоритетную очередь и обслуживается до тех пор, пока данная очередь не станет пустой, в То время как поток данных независимым образом обрабатывается механизмом WFQ. Отме-
тим, что хотя поток служебных данных интерфейса (пакетов LMI) технологии Frame Relay, и управляется посредством механизма WFQ, но также использует высокоприоритетную очередь, поскольку соединения Frame Relay требуют, чтобы механизм LMI запускался каждые 10 секунд и не подвергался задержке. Конфигурирование метода PQ-WFQ выполняется с помощью следующей команды, вводимой в режиме ЕХЕС:
Router(config-if)#ip rtp proirity starting-rtp-port-number port-number-range bandwidth
В табл. 10.2 описаны отдельные элементы команды ip rtp priority.
Таблица 10.2. Параметры команды ip rtp proirity
ПараметрОписание
starting-rtp-port-number Определяет стартовый номер порта, которому протокол RTF задает приоритет
port-number-range Определяет общее количество портов, начиная с номера стартового порта, которым будет задан приоритет
bandwidthВеличина полосы пропускания, предоставляемая каждому сеансу,
для которого будут задаваться приоритеты. Общая полоса пропускания зависит от используемой схемы сжатия; к ней добавляется служебная информация и 5-10% запаса
По умолчанию для механизма PQ-WFQ, так же как и для LLQ, на выходном интерфейсе резервируется 75% полосы пропускания распределенной сети. Корпорация Cisco внесла в операционную систему необязательную команду, с помощью которой можно изменить значение, принимаемое по умолчанию. Данная команда имеет следующий синтаксис:
Router(config-if) #max-reserved-bandwidt percent
В табл. 10.3 описаны отдельные параметры команды max-reserved-bandwidth.
Таблица 10.3. Параметры команды max-reserved-bandwidth
Параметр Описание
percent Максимально возможная ширина полосы пропускания (в процентах), которая может быть зарезервирована для выходной очереди
LLQ и основанная на классах справедливая взвешенная очередность с указанием приоритета очереди (PQ-CBWFQ)
Для того чтобы обеспечить приоритетность голоса и вместе с тем сбалансированный доступ голоса и данных к полосе пропускания, был разработан специальный метод, получивший название основанной на классах равноправной взвешенной очередности с указанием приоритета очереди (Priority Queuing-Class-Based Weighted Fair Queuing — PQ-CBWFQ). В качестве наиболее предпочтительного метода установки очередности корпорация Cisco избрала метод, называемый LLQ, который в действительности представляет собой комбинацию двух ранее описанных методов — PQ и CBWFQ. В некоторых изданиях Cisco можно даже встретить аббревиатуру PQ-CBWFQ
как ссылку на механизм LLQ. Как показано на рис. 10.13, метод LLQ обеспечивает высокоскоростную линию для голосовых потоков данных подобно тому, как некоторые скоростные трассы (шоссе), соединяющие отдельные штаты США, обеспечивают “зеленый коридор” для транспорта. Такая трасса предоставляется в пользование автомобилям, удовлетворяющим определенным условиям (например, имеющим больше двух пассажиров). В механизме LLQ скоростной канал предоставляется пакетам, которые переносят голосовые данные.
Рис. 10.13. Высокоскоростной канал LLQ для потока голосовых данных: сбалансированный доступ для обычных потоков данных
Механизм LLQ действует аналогично CBWFQ. После поступления потока в выходную очередь он сортируется по отдельным соединениям. Идентификаторы, используемые для такой сортировки, могут содержать конкретные списки доступа, порты отправителя и получателя, IP-адреса отправителя и получателя или конкретный IP-протокол. Голос идентифицируется с использованием списка доступа, как было показано в разделе “Метод CBWFQ”. После сортировки потока голос попадает в приоритетную очередь, основанную на классах, которая обслуживается раньше, чем обслуживается поток данных (“зеленый коридор”). Поток данных устанавливается в очередь независимо от голосовых данных посредством отдельного независимого WFQ-процесса. Будучи логически отделенным от процесса установления очередности, поток данных требуемым образом фрагментируется и чередуется с голосовым для обеспечения сбалансированного доступа к распределенной сети. Конфигурирование механизма LLQ почти не отличается от конфигурирования метода CBWFQ, за исключением того, что ключевое слово “bandwidth" в карте приоритетов (policy-map) заменяется ключевым словом “priority”. Наличие ключевого слова priority приводит к тому, что маршрутизатор выводит из общего пула высокоскоростную линию, которая будет использоваться для голосовых данных. В примере 10.2 приведена конфигурация механизма LLQ.
Пример 10.2. Конфигурация механизма LLQ ']
class-map data
match input-interface ethernet 0/0 class-map voice
match access-group 101
class-map class-default match any
policy-map wan class voice priority 80 class data bandwidth 48 interface serial 0/0 ip address 10.10.10.1 255.0.0.0 bandwidth 128 service-policy output wan access-list 101 permit ip any any precedence critical dial-peer voice 1 voip destination-pattern 5551212 session target ipv4: 10.10.10.2 ip precedence 5
В приведенной конфигурации карта приоритетов (policy-map) определяет, что класс, называемый голосовым, получает более высокий приоритет, чем класс, называемый данными. Класс, называемый “данные” (в примере — “class data”), конфигурируется с ключевым словом bandwidth, которое идентифицирует его как субъекта механизма WFQ. Класс, называемый “голос” (в примере — “class voice”), конфигурируется с ключевым словом priority, что позволяет ему использовать высокоскоростную линию.
Задержка преобразования в последовательную форму, размер фреймов и потребление полосы пропускания
Хотя конфигурирование метода установки очередности для указания приоритетов и сбалансированный доступ представляют собой весьма полезные, а зачастую и необходимые средства, все же механизмы VoIP не занимаются проблемами задержки в связи с наличием конечного времени преобразования в последовательную форму. Такая задержка определяется как время, которое требуется маршрутизатору для помещения фрейма в выходной интерфейс распределенной сети (WAN). В главе 8 было показано, что в распределенной сети при подключении на скорости 56 Кбит/с для размещения фрейма размером 1024 байт требуется 144 мс. Хотя размеры голосовых фреймов значительно меньше, передача столь длинных фреймов данных отнимает слишком много времени. В главе 8 “Конфигурирование маршрутизаторов Cisco для сети VoFR” были описаны методы фрагментации, используемые в стандартах FRF для того, чтобы избежать проблем, связанных с задержкой преобразования пакетов. Для технологии VoIP также необходим какой-либо тип фрагментации для длинных фреймов, которые требуют столь большого времени при передаче.
На данном этапе задача состоит в том, чтобы определить степень фрагментации фрейма, которая бы обеспечила приемлемый уровень качества голоса. Фрагменты не должны быть слишком мелким, поскольку они перегрузят приложения. Фрагментация должна быть выполнена в соответствии с требованиями к терпимой и допустимой задержкам, задаваемым стандартом ITU-T G.114. В главе 8 был описан процесс принятия решения о размере фреймов, которое бы обеспечило требуемое соотношение ме-
жду обшей задержкой и скоростью канала. В таблице, приведенной в вышеупомянутой главе, приведены вычисленные значения размеров фрагментов, основанные на величине максимальной задержки, которую низкоскоростной канал может внести в общую задержку. Например, если максимально допустимое значение задержки, которое низкоскоростной канал может внести в обшую задержку, составляет 20 мс, а скорость канала составляет 64 Кбит/с, то максимальная величина фрагмента может составлять 160 байт. В любом случае величина фрагмента не должна быть меньше 70 байт, поскольку в противном случае решение становится непродуктивным. Кроме того, величина фрагмента не должна быть столь малой, что начнут фрагментироваться сами голосовые пакеты.
Для задания фрагментации в сети VoIP следует использовать в ЕХЕС-режиме следующую команду:
Router (config-iO#mtu size
В табл. 10.4 описывается параметр команды mtu.
Таблица 10.4. Параметр команды mtu
Параметр Описание
size Максимальный размер фрагмента, используемый на данном выходном интерфейсе
Внимание!
Следует учитывать, что конфигурирование размера MTU на каком-либо интерфейсе будет влиять на весь поток данных через такой интерфейс, а не только на голосовые данные. К применению значения MTU на выходном интерфейсе следует прибегать только как к крайнему средству, когда другие методы фрагментации, такие, например, как механизм FRF.12, становятся недоступными.
Третьим и последним важным фактором, который должен быт принят во внимание при конфигурировании очередности для сети VoIP, особенно для команд, которые требуют шля голоса директивы bandwidth, является общая ширина полосы пропускания, которая будет потребляться одним IP-вызовом. Основная формула, используемая для вычисления полосы пропускания, требуемой одному голосовому вызову, выглядит следующим образом:
полоса пропускания = (полезная нагрузка + служебная информация 2-го уровня + служебная информация 3-го уровня) хполезная нагрузка степени сжатия.
Например, если вызов VoIP использует сжатие стандарта G.729 с использованием фреймов Ethernet, то общая требуемая полоса пропускания равна:
полоса пропускания = (20 + 14 + 40)/20 + 8000 = 29 600.
В табл. 10.5 приведены значения требуемой полосы пропускания для различных схем сжатия и разных типов инкапсуляции на 2-м уровне.
Таблица 10.5. Потребление полосы пропускания механизмом VoIP для одного канала
Сжатие
Полоса пропускания для голоса (Кбит/с)
Выходное количество байтов устройства DSP
Выходное количество байтов устройства DSP в каждом пакете
Размер заголовка третьего уровня
Используемая технология второго уровня
Размер заголовка третьего уровня
Полная ширина полосы пропускания
G.711
64
80
2
40
Ethernet
14
85,6
G.711
64
80
2
40
MLPPP
6
82,4
G.711
64
80
2
2(CRTP)
MLPPP
6
67,2
G.729
8
10
2
40
Ethernet
14
29,6
G.729
8
10
2
40
MLPPP
6
85,6
G.729
8
10
2
2(CRTP)
MLPPP
6
11,2
В первом столбце табл. Ю.5 указана выбранная схема сжатия. Обе схемы в таблице, G.7H и G.729, выбраны лишь в качестве примеров. Могут быть использованы и другие методы сжатия. Во втором столбце указано количество бит, генерируемых в секунду, для одного голосового вызова при заданной схеме сжатия. В третьем столбце указано количество байт, которые поступают на выход процессора DSP, чтобы сгенерировать Ю мс голосового сигнала. Например, для стандарта G.7l I процессор DSP выводит 80 байт, представляющих Ю мс звукового сигнала. Для того чтобы получить одну секунду сигнала, требуется 100 выборок по Юме. Таким образом, получается величина 100x 80 байт, или 8000 байт или 8 х 8000 = 64000 бит в секунду. В третьем столбце указано стандартное количество бит выводимых процессором DSP, которые включаются в один IP-пакет. Отметим, что данный параметр задается конфигурацией и влияет на общую ширину полосы пропускания. В пятом столбце приведен размер заголовка 3-го уровня, включая заголовок RTP (в двух примерах показан сжатый RTP). В шестом столбце указана используемая технология 2-го уровня, а в седьмом — служебная информация, требуемая для соответствующей технологии. В последнем, восьмом, столбце указана общая полоса пропускания, требуемая дня потока данных VoIP.
Используя приведенную формулу, можно вычислить индивидуальные требования к ширине полосы пропускания в зависимости от выбранного способа сжатия и используемой технологии 2-го уровня.
Для установки размера полезной нагрузки в технологии VoIP используется следующая команда в режиме ЕХЕС:
Router (config-dial) #codec codec-type [bytes payload-size]
В табл. 10.6 описаны параметры команды codec.
. Таблица 10.6. Параметры команды codec
Параметр Описание
codec-type Указывает скорость обработки голоса кодировщиком. В качестве примеров значений можно привести методы g711alaw и g729r8
payload-(Необязательный.) Количество байт полезной нагрузки во фрейме или в паке-
sizeте. Для получения списка возможных значений параметра для заданной точки
вызова следует ввести символ "?" после ключевого слова bytes
Следует помнить, что изменение значения полезной нагрузки влияет на требования к ширине полосы пропускания для каждого голосового вызова. Изменение данного параметра может также привести к появлению задержки и ее скачкам.
Многоканальный протокол РРР
В некоторых сетях VoIP может оказаться необходимым и даже полезным использование протокола PPP (Point-to-Point Protocol) в качестве метода создания фреймов на 2-м уровне. В зависимости от того, как спланирована сеть, использование РРР может включать также применение метода многоканальной передачи типа “точка- точка” (Multilink РРР — MLPPP). При использовании протокола MLPPP необходимо сконфигурировать маршрутизатор для использования многоклассового MLPPP (Multyclass MLPPP — MCML PPP). При использовании технологии MCML РРР может быть указан тип фрагментации, а также необходимо специально сконфигурированное чередование данных. К сожалению, такие два параметра не могут быть непосредственно сконфигурированы на физическом интерфейсе. Для установки такой конфигурации необходимо использование виртуального шаблона (virtual template) или многоканальных групп (Multilink Groups). Три основные команды, используемые для конфигурирования MCML РРР, описаны в последующих разделах.
Для конфигурирования многоканального РРР используется следующая команда из режима конфигурирования интерфейса:
Router(config-if) #ррр multilink
Для конфигурирования фрагментации многоканального протокола РРР используется следующая команда из режима конфигурирования интерфейса:
Router(config-if) #ррр multilink fragment-delay delay-time
В табл. 10.7 описан параметр команды ppp multilink fragment-delay.
Таблица 10.7. Параметр команды ppp multilink fragment-delayi
Параметр Описание
delay-time Максимально допустимая задержка (в миллисекундах) при передаче пакетного фрагмента для набора линий многоканального протокола РРР
При конфигурировании многоканального протокола РРР для организации чередования следует использовать следующую команду из режима конфигурирования интерфейса: Router(config-if) #ррр multilink interleave
При задании в конфигурации команды ppp multilink interleave маршрутизатор обеспечивает пакетное чередование в реальном времени для отдельных каналов многоканальной группы.
Для иллюстрации того, как используется многоканальная группа, в примере Ю.З приводится типичная конфигурация маршрутизатора.
Пример 10.3. Использование многоканальной группы
NYC-3640# ir.tcrfacc SerialO bandwidth 56
no ip address encapsulation ppp no ip route-cache no ip mroute-cache no fair-queue ppp multilink multilink-group 1 interface multilink 1 ip address 10.1.1.1 255.255.255.252 no ip directed-broadcast
ip rtp priority 16384 16383 26
no ip mroute-cache fair-queue 64 256 1000 ppp multilink
ppp multilink fragment-delay 10 ppp multilink interleave multilink-group 1
Конфигурирование технологии VoIP на устройствах Cisco
Выше было показано, что конфигурирование технологии VoIP в сети зависит от ряда факторов. Необходимо принять во внимание существующую структуру потоков данных, типы потоков данных в сети, допустимые величины задержки для данных и голоса, схемы сжатия данных и многие другие факторы. Из анализа перечисленных выше факторов могут возникнуть различные варианты создания сети VoIP. Простой пример сети VoIP over Frame Relay показан на рис. 10.14, а его конфигурирование описано в примере 10.4. Отметим, что здесь приведен лишь учебный пример и возможны другие варианты конфигурации.
Рис. 10.14. Пример технологии VoIP в сети Frame Relay
Соответствующая конфигурация приведена в примере 10.4.
• Пример 10.4. Конфигурация технологии VoIP в сети Frame Relay
voipl (config)ttinterface serialO/O
voipl(config-if)fno ip address
voipl(config-if)#encapsulation frame-relay
voipl (config-if)#frame-relay ip rtp header-compression voipl (config-if)#fair-queue
Команды мониторинга и устранения неисправностей
Для мониторинга и устранения неисправностей в сетях VoIP может быть использовано несколько команд, описанных ниже. Такие команды и знание конкретной сети помогут оценить функционирование сети и устранить неисправности в случае их возникновения. Команды группы show позволяют сделать моментальный “снимок” состояния сети, когда требуется получить текущую информацию о работе сети. Команды группы debug используются в случае необходимости просмотреть события и движение пакетов в реальном времени. Команды debug также помогут получить информацию о работе маршрутизатора. Далее приводится несколько рекомендуемых команд мониторинга и устранения неисправностей, которые будут полезны при работе с сетью VoIP.
Команды группы show
В табл. 10.8 приведено несколько команд show общего назначения, описаны возможная информация, которую выдает команда, а также способ применения команд и параметров. Вероятно, что полезными будут и другие команды show, которые относятся к технологиям IP.
Таблица 10.8. Команды группы show для сети VoIP
Команда
Описание
show ip route
Отображает таблицу маршрутизации протоколов IP
show voice dsp
Отображает загрузку процессоров DSP и назначенных им схем сжатия
show voice call summary
Отображает текущую статистику голосовых вызовов
show voice port
Выводится обширная информация о текущем статусе голосовых портов. Среди интересных параметров следует отметить состояния активности/ожидания (on hook/off hook) телефонов и информацию об аналоговых вызовах
show dial-peer voice
Отображает конфигурацию всех адресуемых точек вызова
show ip protocol
Отображает протоколы маршрутизации IP на маршрутизаторах, сконфигурированных для поддержки технологий IP
show call active voice
Отображает текущие голосовые вызовы вместе с соответствующими набранными номерами абонентов
show call history voice
Отображает список предпринятых попыток вызова и список успешных соединений
Команды группы debug
Хотя команды группы show могут помочь в наблюдении за работой сети VoIP, иногда возникает необходимость увидеть движение пакетов и события в сети в реальном времени, чтобы понять, что и когда происходит. Команды группы debug, предназначенные для использования в сети VoIP, представляют собой мошное средство, позволяющее непосредственно наблюдать события в сети. Некоторые из наиболее полезных команд группы приведены в табл. 10.9. Отметим, что не все команды debug работают со всеми версиями операционной системы Cisco IOS. Более подробную информацию об отладке сетей VoIP можно получить по адресу www.cisco.com/warp/ public/788/voip/voip_debugcalls.html.
Таблица 10.9. Команды группы debug для сети VoIP
Команда
Описание
debug voip ccapi inout
Выводит информацию о событиях, относящихся к последовательности сквозных соединений для вызовов VoIP
Debug vpm [option]
Отображает стандарты на передачу служебных сигналов, соединения и события устройств DSP, которые происходят в модуле голосового процессора. Параметр option может принимать значения signal, spi, dsp, port или all
Debug voice cp
Выводит на консоль события, относящиеся к установленному на голосовом маршрутизаторе устройству обработки вызовов
Debug voice eecm
Отображает события, относящиеся к менеджеру сквозных вызовов
Debug voip aaa
Включает вывод на системную консоль отладочных сообщений для шлюза ААА
Резюме
В сегодняшнем непрерывно меняющемся мире сетей все больше предприятий ищут способы снизить затраты на дорогостоящие информационные технологии. Слияние голосовых сетей и сетей данных представляет собой один из способов снижения вложений, однако выдвигает целый набор проблем при попытке передавать данные в реальном времени по существующим IP-сетям. Решение проблем обшей задержки, вариации задержки, проблем, связанных с размером фреймов, выбором способов установки очередности, и проблем порядка следования пакетов предоставляют маршрутизаторы Cisco, что дает возможность сетевым администраторам объединить в одной сети голос и данные. По мере того как все большее количество предприятий устанавливают новые технологии, все более необходимым становится творческий подход к созданию новых конфигураций, которые бы обеспечили функционирование сети с соблюдением заданных параметров. Сети VoIP пока являются новыми, но за ними — будущее. Сетевые администраторы должны подготовиться к решению вопросов, связанных с рассмотренной выше технологией, знать ее основные компоненты и владеть командами конфигурирования, необходимыми для реализации сети VoIP.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы".
Сколько байт добавляет заголовок RTP к заголовку протокола UDP?
Какой стандарт ITU-T определяет рекомендованную голосовую задержку при передаче в одном направлении?
Какая команда конфигурирования сетей VoIP используется для включения фрагментации, но при этом воздействует на все фреймы, выходящие с интерфейса?
Какой стандарт на передачу служебных сигналов ISDN использует протокол ITU-T Н.323 для осуществления запроса на соединение?
В каком документе RFC IETF описан протокол RSVP?
Какая команда show отображает информацию об адресуемой точке вызова в суммарной таблице?
Сжатие заголовка RTP может уменьшить длину заголовка протокола IP/UDP/RTP с байт до 2 или 4.
Какой метод установления очередности используется в четырех типах очередей, называемых высокоприоритетной, среднеприоритетной, очередями с нормальным и низким приоритетами?
Сколько байт полезной нагрузки содержит по умолчанию пакет VoIP?
Сколько байт служебной информации использует технология Ethernet в IP- приложениях на 2-м уровне?
ГлаваГлаваIVIV
Глава
Глава
IV
IV
Эволюция технологий передачи голоса
В этой части...
Глава 11. Решения корпорации Cisco для IP-телефонии: технологии новой поколения
Глава 12. Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС
Глава 13. Руководство по проектированию сетей
В этой главе...
Описаны характеристики аппаратных и программных компонентов, предлагаемых корпорацией Cisco для I Р-телефонии, входящей в состав структуры для передачи голоса, видео и интегрированных данных (AW1D).
Рассмотрены функции компонентов AWID.
Описано взаимодействие компонентов AWID в 1Р-сети.
Приведены характеристики продуктов корпорации Cisco: Conference Bridge, Cisco Web Attendant и uOne.
Глава
Решения корпорации Cisco для IP-телефонии: технологии нового поколения
Настоящая глава представляет собой введение в теорию и принцип действия IP- телефонии корпорации Cisco (Cisco IP Telephony solution — CIPT), а также описывает модель современных технологий, в которую входит CIPT. Открытая коммутируемая телефонная сеть (PSTN) в настоящее время рассматривается как традиционная телефонная технология. В настоящей главе PSTN сравнивается с интегрированными сетями и современными технологиями. Кроме того, в данной главе обсуждаются компоненты, входящие в состав решений для IP-телефонии на базе AWID (Architecture for Voice, Video and Integrated Data — структура для передачи голоса, видео и интегрированных данных), протоколы, которые используются такими компонентами для решения поставленных задач, а также взаимодействие компонентов для обеспечения масштабируемого решения и детальное описание нескольких из них.
Обзор традиционных технологий
В традиционных коммуникационных системах присутствовали две обособленные сети: частная телефонная сеть и сеть передачи данных. Две сети обычно соответствовала ответственности сотрудников внутри отдельных подразделений или рабочих групп. Они также требовали дублирования каналов между участками, предоставляя один канал для голоса, а другой — для данных. Даже если в голосовом канале отсутствовали вызовы, он, тем не менее, был недоступен для передачи обычных данных. При этом напрасно расходовались средства на поддержание неиспользуемой полосы пропускания. Станции мини-АТС, голосовая почта и другие элементы телефонной инфраструктуры разрабатывались конкретными предприятиями самостоятельно, и их использование приводило к увеличению общих затрат, стоимости обслуживания и ограниченной гибкости сетевой структуры. Затраты на обучение и другие расходы на персонал в модели традиционных технологий также были более высокими, поскольку достижения в области голосовых сетей практически не могли быть применены для сетей данных.
Структура Cisco для передачи голоса, видео и интегрированных данных (AWID) устраняет необходимость применения мини-АТС, следовательно, отпадает необходимость использовать выделенную телефонную инфраструктуру, основанную на технологиях временного разделения каналов (TDM) и коммутируемых каналов. Устраняются постоянные затраты на выделенные голосовые сети, а знания, необходимые для понимания принципов передачи голоса, не отличаются от тех, которые требуются для понимания принципов транспортировки обычных данных, поскольку используются одни и те же протоколы транспортного, сетевого и канального уровней. Телефон становится еще одним сетевым устройством, таким же, как мини-АТС и система голосовой почты.
Устройства нового поколения
Технология AWID представляет собой гибкую, основанную на стандартах структуру, в которую входят четыре отдельных блока (рис. 11.I), которые перечислены ниже.
Системы инфраструктуры IP-сети, например интеллектуальные многоуровневые коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы с необходимыми сетевыми службами, такими как службы QoS, обеспечение безопасности и управление.
Платформы и способы обработки вызовов.
Новейшие приложения, такие как унифицированный обмен сообщениями (unified messaging), новые средства совместной работы, контактные центры сетей IP и т.д.
Независимые IP-клиенты, такие как IP-телефоны, компьютерные телефонные программы, а также видеоклиенты, основанные на таких стандартах, как TAPI1 и JTAPI.
Структура AWID является значительной вехой в эволюции корпоративных 1Р-сетей. Она позволяет клиентам перейти от поддержки обособленной сети передачи данных и закрытой частной системы голосовых мини-АТС к поддержке единой открытой сети, основанной на стандартах совместной передачи данных, голоса и видео. Реализация корпорации Cisco технологии AWID устраняет необходимость использования дополнительных традиционных, устаревающих ныне частных учрежденческих мини-АТС.
Основы технологии AWID
Сеть CIPT (Cisco IP Telephony solution) представляет собой часть структуры AWID корпорации Cisco для корпоративных предприятий. Появление технологии AWID свидетельствует о доступности новейших решений в области передачи голоса и видео, а также решений для передачи обычных данных и является заключительным этапом реализации пятиступенчатой стратегии Cisco одновременной поддержки множества служб.
Сеть CIPT обеспечивает приемлемую в ценовом отношении голосовую связь путем замены мини-АТС и избежания затрат на обход протяженных голосовых носителей или на выделенные линии. Сеть технологии AWID может подключаться к глобальной системе телефонных сетей (global system telephone network — GSTN) посредством шлюзов корпора-
* Telephony Application Programming Interface — интерфейс прикладного программирования (API), используемый программами для передачи данных, факсов и голосовых сообщений; в частности, большинство коммуникационных приложений операционной системы Windows NT используют данный интерфейс. — Прим. ред.
ции Cisco. Такая технология позволяет осуществлять связь между сетями, основанными на традиционных и современных технологиях. (GSTN — термин, рекомендованный сектором стандартизации 1TU-T, означает то же, что и PSTN для Северной Америки.)
Рис. / /. /. Устройства нового поколенияРис. / /. /. Устройства нового поколенияКаталог LDAPКаталог LDAPГолосовая почта Факс-почта Электронная почтаГолосовая почта Факс-почта Электронная почта
Рис. / /. /. Устройства нового поколения
Рис. / /. /. Устройства нового поколения
Каталог LDAP
Каталог LDAP
Голосовая почта Факс-почта Электронная почта
Голосовая почта Факс-почта Электронная почта
Для решения задач, поставленных перед новой сетью, используются различные компоненты, аппаратное обеспечение и протоколы, которые рассматриваются в следующих разделах настоящей главы.
Компоненты структуры AWID
Ядро AW1D содержит несколько основных компонентов.
Сервер CallManager (менеджер вызовов) — используется для обработки вызовов и обеспечения служб шлюзов стандарта Н.323 для IP-телефонов.
uOne — приложение для обмена сообщениями, использующее логику приложений для взаимодействия с устройствами и приложениями uTel, с каталогами и серверами унифицированного обмена сообщениями.
IP-телефоны — телефоны с Ethernet-соединениями для подключения к сети, ис- пользуюшие тот же набор стандартов, что и любые другие Internet-устройства, а также стандартные протоколы для сжатия голоса и передачи служебных сигналов.
Шлюзы доступа — устройства, используемые для соединения с телефонной сетью (GSTN) с целью получения доступа к открытой сети и, в случае возникновения сбоев в сети оператора связи, для прозрачного устранения неисправностей.
Каждый из перечисленных компонентов подробно описывается в следующих разделах настоящей главы.
Служба CallManager
Служба CallManager — это приложение, работающее в среде Windows 2000, доступ к которому осуществляется с помощью Web-броузеров Internet Explorer корпорации Microsoft или Netscape Navigator. CallManager является механизмом обработки вызовов, входящим в состав структуры AWID. Ниже приведены основные функции Cisco CallManager.
Обработка вызова (анализ и назначение цифр).
Передача служебных сигналов и управление устройством.
Обмен информацией о ресурсах и поддержание таблицы вызовов.
Функционирование, администрирование, поддержка и инициализация (Operation, Administration, Maintenance, and Provisioning — OAM&P).
Программный интерфейс к внешним приложениям обработки голоса.
Менеджер CallManager корпорации Cisco расширяет свойства и функции корпоративной телефонии до аналогичных функций устройств сети пакетной телефонии, таких как IP-телефоны, программы-телефоны и VoIP-шлюзы.
Дополнительные и улучшенные службы, которые менеджер Cisco CallManager предоставляет IP-телефонам и шлюзам, включают удержание, передачу и перенаправление вызова, конференц-связь, многоканальные службы, автоматический выбор маршрута, быстрый набор номера, повторный ввод последнего набранного номера и др. Поскольку приложение CallManager является программным продуктом, его совершенствование предполагает обновление программного обеспечения и, как следствие этого, позволяет избежать больших затрат на обновление аппаратного комплекса. Кроме того, конфигурация менеджера Cisco CallManager позволяет всем телефонам, шлюзам и приложениям присутствовать в маршрутизируемой IP-сети, создавая, таким образом, единую, распределенную виртуальную телефонную сеть.
Служба uOne
Служба uOne представляет собой систему унифицированного корпоративного обмена сообщениями, включающую множество функций, которые обсуждаются в следующих разделах.
Служба автоответчика технологии uOne позволяют звонящим оставлять сообщения для абонентов. Когда телефон пользователя занят или не отвечает, служба Cisco CallManager передает вызов службе uOne, последняя проигрывает приветствие пользователя и принимает вызов. Данная функция заменяет стандартную службу голосовой почты многих мини-АТС.
Кроме того, технология uOne позволяет пользователям управлять сообщениями. Пользователь может набрать номер доступа к службе uOne, иногда также называемый пилотным номером (pilot number). После регистрации в системе с помощью персонального идентификатора (PIN) пользователю воспроизводятся новые поступившие сообщения, и он может либо прослушать их, либо начать администрирование своего почтового ящика. Данная функция позволяет получить доступ к голосовой почте откуда угодно и с любого телефона.
Еще одной особенностью технологии uOne являются службы вызовов, которые позволяют звонящим переключиться на заранее определенного дежурного и перенаправить вызов на другой номер. Во время прослушивания своих сообщений пользователи
могут возвращаться к звонку либо позвонить кому-либо другому. После завершения разговора пользователь возвращается в системе uOne к тому же сообщению, которое он прослушивал ранее.
Основная цель службы uOne заключается в обеспечении следующих возможностей.
Организация полного решения на одном устройстве, запускающего все uOne- компоненты на одном Windows-сервере.
Создание системы обмена сообщениями, основанной на IP-адресации, с целью поддержания голосовых служб и служб унифицированного обмена сообщениями для IP-телефонных служб.
Поддержка стандартов и уже существующих компонентов для того, чтобы клиенты могли выбирать желаемые продукты и производителей.
Предоставление приложений, которые функционируют подобно клиент- серверным приложениям, приобретенным и уже развернутым, работающим и поддерживаемым на рабочих местах, в сетях и инфраструктуре электронной почты заказчика.
Упрощение администрирования с помощью Web-интерфейса.
Организация взаимодействия с другими решениями корпорации Cisco по обмену сообщениями, т.е. возможность комбинировать и согласовывать решения для обмена сообщениями, а также осуществлять совместный доступ к одному и тому же набору конечных серверов и данных.
Обзор технологий IP-телефонов
IP-телефоны корпорации Cisco предоставляют технологию нового поколения для разработки решений в области голосовых коммуникаций. В настоящее время корпорация Cisco предоставляет высококачественные голосовые средства, использующие протоколы IP как транспортную технологию, и, таким образом, предлагает новые возможности для быстрого развертывания традиционных и современных голосовых приложений. Такой подход позволяет объединять голос и данные в единой сетевой инфраструктуре, такой как единая кабельная система, единая коммутируемая Ethernet-среда для центрального офиса либо филиала, а также унифицированные операционные системы для функционирования, администрирования и управления (ОА&М) голосом и данными.
Более подробно IP-телефоны рассматриваются ниже, в разделе “IP-телефоны”.
Обзор шлюзов доступа
Решения в телефонии, основанные на структуре AW1D корпорации Cisco, предлагают многочисленные методы подключения сети IP-телефонии к телефонной сети (PSTN) или традиционным АТС и клавишным коммутаторам.
Выбор шлюза каждый раз осуществляется путем сочетания общих требований с особенностями, специфичными дтя конкретного участка и способа реализации. Существуют три основных требования к шлюзам на базе технологии AWID дтя сети CIPT: ретрансляционные средства двухтонального многочастотного набора (DTMF), поддержка дополнительных служб и возможность работы с кластерными системами CallManager. Любой шлюз, избранный дтя развертывания в крупном кампусе, должен поддерживать перечисленные функции. Кроме того, каждая реализация структуры AWID в сети CIPT имеет свои собственные требования, специфические для данного участка.
Аналоговые шлюзы доступа не являются признанными устройствами за пределами США и Канады. Поэтому местное законодательство накладывает определенные ограничения как на использование, так и на импорт устройств и технологий. В то же время в большинстве законодательств шлюз может использоваться “за" сертифицированным в данной стране устройством, таким, например, как мини-АТС. Устройства DT-24+ и DE- 30+ признаны во многих странах за пределами Северной Америки. Более детально эти устройства будут рассмотрены ниже, в разделе “Цифровые магистральные шлюзы”.
Шлюзы рассматриваются далее в настоящей главе, в разделе “Шлюзы”.
Используемые IP-протоколы
При работе AWI D-системы используется несколько протоколов.
При инициализации и регистрации службы CallManager могут использоваться соединения протоколов DHCP, DNS и служба корпорации Cisco TFTP Server.
Вызов и контроль среды передачи используют протокол Skinny Station Protocol на основе стека TCP/IP от устройства к службе CallManager.
Для транспортировки данных между устройствами используются протоколы RTR, UDP и IP.
Для установки вызова между различными менеджерами вызова используется протокол Н.323.
В зависимости от того, какой шлюз доступа используется, применяются протоколы Media Gateway Control Protocol (MGCP), Н.323 либо Skinny Station Protocol.
Каждый из приведенных выше протоколов и его применение в IP-телефонии детально рассматриваются в следующих разделах.
Протокол динамической конфигурации узла (DHCP)
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) автоматически назначает IP-адреса и указывает устройствам, где найти TFTP-сервер. Технология DHCP является клиент- серверной системой, которая доступна в среде операционной системы Windows NT Server. Протокол DHCP также назначает IP-адрес для IP-телефона корпорации Cisco всякий раз, когда пользователь активизирует его. Например, такая система позволяет подключить множество телефонов где-либо в IP-сети, а протокол DHCP автоматически присваивает им всем IP-адреса.
Внимание!
Подробная информация о протоколах DHCP и его параметрах приведена в следующих документах RFC:
1534, “Interoperation Between DHCP and BOOTP”;
2131, “Dynamic Host Configuration Protocol";
2132, “DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions”.
Протокол TFTP
TFTP — упрошенная версия протокола FTP, используемого для передачи файлов. Служба TFTP используется для получения конфигурационного файла, в котором каждому устройству сообщается местонахождение его менеджера вызовов.
Служба CallManager запускает TFTP-сервер, который хранит конфигурационные файлы для отдельных IP-телефонов. Соответственно, IP-телефоны получают свою конфигурационную информацию от TFTP-сервера. Программный продукт Cisco TFTP Server, который поставляется вместе с CallManager, является специальной реализацией TFTP-сервера, которая создает конфигурационные файлы для IP-телефонов, и должен использоваться для предоставления таких файлов IP-телефонам.
Внимание!
Подробная информация о протоколе TFTP, его расширениях и параметрах приведена в следующих документах RFC:
. 1350, “The TFTP Protocol";
1785, “TFTP Option Negotiation Analysis”;
2347, “TFTP Option Extension";
2348, “TFTP Blocksize Option”;
2349, “TFTP Timeout Interval and Transfer Size Option".
Протокол H.323
Протокол H.323 является стандартом организации ITU-T для мультимедийных служб и оборудования, подсоединенного к сетям, основанным на протоколе IP. Как показано на рис. 11.2, протокол Н.323 определяет следующие компоненты.
Шлюз-концентратор (gatekeeper), который не является обязательным в системах стандарта Н.323, предоставляет службы управления вызовом дчя оконечных точек сети Н.323. В системе может присутствовать несколько шлюзов- концентраторов, которые могут обмениваться данными в произвольном режиме.
Шлюз-концентратор, если он присутствует, должен обеспечивать трансляцию адресов, управление доступом (admission control), управление полосой пропускания и управление зонами (zone management).
Шлюз-концентратор также может предоставлять некоторые дополнительные необязательные функции.
Протокол MGCP
Протокол управления шлюза-носителя (Media Gateway Control Protocol — MGCP) разработан специально для управления VoIP-шлюзами. Он описывает структуру, набор интерфейсов прикладного программирования и протокол для управления VoIP-шлюзами. Протокол MGCP может функционировать в двух режимах, ведущем и ведомом (master/slave), и предполагает наличие логики управления вызовом за пределами устройства-шлюза. Благодаря этому шлюзы являются относительно простыми устройствами, а логику можно реализовать в агентах вызова (call agents). Агенты вызова могут синхронизироваться друг с другом с целью предоставления шлюзам согласованных сообщений.
Шлюз обеспечивает соответствующую трансляцию между форматами передачи, а также между коммуникационными процедурами. Он также осуществляет установку вызова и очистку (clearing) как со стороны локальной сети, так и со стороны сети с коммутируемыми каналами (switched-circuit network — SCN). Кроме того, также мо-
жет транслировать форматы видео, аудио и обычных данных. В целом назначение шлюза, если он не работает в качестве устройства многоточечного контроля (multipoint control unit — MCU), заключается в отображении характеристик оконечной точки локальной сети на оконечную точку сети SCN и обратно в прозрачном режиме.
IP-шлюз к телефонной сети
Рис. 11.2. Устройства стандарта Н.323 структуры AVVID
Устройство MCU является оконечной точкой, которая поддерживает многоточечные конференции (multipoint conferences). Такое устройство состоит из одного (необходимое условие) многоточечного контроллера (multipoint controller — МС) и нескольких многоточечных процессоров (multipoint processor — МР), наличие которых не является обязательным.
Терминал (т.е. клиент — оконечная точка) включает одну или несколько функций и протоколов, которые приведены ниже.
Видеокодер/декодер (кодек; устройство стандарта Н.261 или др.) кодирует видеосигналы, поступающие от отправителя (например, камеры), для передачи, а также декодирует полученный видеокод и направляет его для отображения на экране.
Аудиокодек (стандарта G.711 или подобный) кодирует звуковые сигналы, поступающие с микрофона, для передачи и декодирует принятый код, который затем направляется на громкоговоритель.
Канал данных поддерживает интегрированные средства обработки и передачи информации, такие как электронные доски объявлений, передача статичных изображений, обмен файлами, доступ к базам данных, аудиографические конференции и др. Спецификация Т.120 стандартизирует приложения данных для аудиографических конференций в реальном времени. Как указывается в стандарте, другие приложения и протоколы также могут использоваться посредством передачи в стандарте Н.245.
Стандартным базисом для взаимодействия одного терминала стандарта Н.323 и другого такого же терминала (или терминалов стандартов Н.320, Н.310) является протокол Т. 120.
Управляющая функция протокола Н.245 использует канал управления стандарта Н.245 для транспортировки сквозных контрольных сообщений, которые управляют объектом формата Н.323, включая обмен информацией о имеющихся возможностях, открытие и закрытие логических каналов, запросы о состоянии связи, сообщения управления потоками, а также общие команды или индикаторы. Служебные сигналы стандарта Н.245 передаются между двумя оконечными точками: оконечной точкой и контроллером МС либо между оконечной точкой и шлюзом-концентратором. Оконечная точка устанавливает только один канал управления стандарта Н.245 для каждого вызова, в котором данная точка принимает участие.
Уровень Н.225.0 используется после установления логических каналов видео, аудио, обычных данных или управляющей информации, основанных на стандарте Н.245. Логические каналы являются односторонними и независимыми в каждом направлении передачи. Некоторые логические каналы, такие как каналы данных, могут быть двусторонними. Может передаваться любое количество каналов каждого типа мультимедийных данных, кроме управляющего канала Н.245, который существует лишь в одном экземпляре для каждого вызова. В дополнение к логическим каналам оконечные точки стандарта Н.323 используют два служебных канала для управления вызовом и выполнения функций, связанных со шлюзом-концентратором. Определение формата, применяемое для данных каналов, описано в спецификации Н.225.0.
В канале RAS (remote access server — сервер удаленного доступа) сообщения передаются в процессе открытия шлюза-концентратора или регистрации оконечной точки, которые связывает адрес-псевдоним (alias address) оконечной точки с ее транспортным адресом канала управления вызовом.
Форматы мультимедийных данных Н.323, поддерживаемые IP-телефонией корпорации Cisco, включают
стандарт G.711 — кодово-импульсная модуляция (pulse code modulation — PCM) co скоростью 64 Кбит/с;
стандарт G.723.1 — многоимпульсное максимально вероятностное квантование (multipulse maximum likelihood quantization — MP-MLQ) и возбужденное линейное предсказание на основе алгебраического кода (algebraic code excited linear prediction — ACELP) co скоростями 6, 3 и 5,3 Кбит/с;
стандарт G.729 или сопряженный структурный алгебраический код с возбужденным линейным предсказанием (conjugate structure-algebraic code excited linear prediction — CS-ACELP).
Внимание!
За подробной информацией о стандарте Н.323 и поддерживаемых протоколах следует обратиться к следующим документам ITU-T:
Recommendation Н.323, “Packet-based multimedia communications systems”;
Recommendation H.245, “Control protocol for multimedia communications";
Recommendation H.225.0, “Call signaling protocols and media stream packetization for packet-based multimedia communications systems”;
Recommendation T.120, “Data protocols for multimedia conferencing used with associated collaborative applications".
Протокол SSCP
SSCP (Skinny Station Control Protocol — облегченный протокол управления станциями) является фирменным протоколом, разработанным корпорацией Cisco Systems, Inc. Он обеспечивает установку, отмену вызова и сигнализацию с IP-телефона. Данный протокол характеризуется меньшим количеством служебной информации по сравнению со стандартом Н.323, поэтому он и был назван “skinny" (т.е. “скудный"). Набор сообщений для управления skinny-станциями включает три раздела. В первом разделе описываются сообщения, используемые во время регистрационного процесса. Во втором разделе описываются сообщения для управления вызовом. В третьем разделе описываются сообщения, применяемые для управления медиа-потоком (аудиопотоком) телефонного разговора. Ниже приведены основные типы сообщений.
Сообщения регистрации и управления (registration and management messages). Для систем skinny-станций определены более 20 сообщений данного типа. Когда устройство (клиентское) включается впервые, оно должно быть зарегистрировано программным обеспечением CallManager (контроллером). Сообщения передаются между клиентом и контроллером для проверки диапазона параметров, включая 1Р-порт, время, дату, мощность, идентификатор (ID) станции, состояние линии и конфигурационные особенности.
Сообщения управления вызовом (call control messages). Сообщения управления вызовом разделяются на две группы: сообщения, идущие от клиента, и сообщения, идущие к клиенту. Такие сообщения обеспечивают отслеживание состояния вызовов. Сообщения, идущие от клиента, являются результатом действий, инициированных клиентом, и включают нажатие клавиш, скорость набора, состояние активности станции и переключение режимов. Сообщения, идущие к клиенту, инициированы программой CallManager. Они передают абоненту команду на совершение таких действий, как начало и прекращение подачи сигнала (тона), включение звонка или индикатора, переключение микрофона в определенное состояние, а также очистка индикатора вызова.
Сообщения управления медиа-потоком (media control messages). Большинство сообщений данного типа инициируются программой CallManager. Такие сообщения управляют голосовым потоком и включают такие объекты, как начало передачи голосовых данных, остановка передачи, прекращение сеанса передачи и многоадресный прием (multicast media reception).
Служебные сигналы и управление
Устройства сообщаются с программой CallManager, используя упрощенный протокол запросов и ответов (lightweight stimulus/rcsponsc protocol) для регистрации, управления вызовом и средой передачи данных. Чтобы полностью реализовать Н.323- совместимый терминал, необходимы высокие затраты на компьютерную мощность и объем памяти.
При соединении IP-телефона с Н.323-устройством IP-телефон подает сигналы программе CallManager с использованием протокола SSCP, a CallManager отвечает Н.323-устройству, используя протокол Н.323. Поток данных, установленный непосредственно между IP-телефоном и оконечной точкой стандарта Н.323, является потоком данных протокола 1P/UDP/RTP.
Системы, основанные на использовании CallManager, являются Н.323-совместимыми в силу следующих причин.
Служба CallManager представляет собой оконечную точку стандарта Н.323 для других Н.323-устройств.
IP-телефон посредством программы CallManager представляется Н.323-устройством для других устройств технологии Н.323.
CallManager корпорации Cisco (ССМ)
Менеджер CallManager является службой реального времени, которая запускается на сервере. Служба CallManager Administration — это приложение, используемое для контроля системного окружения. Программное обеспечение CallManager Administration обслуживает базу данных CallManager, к которой постоянно обращается служба.
Если для какого-либо устройства, которое регистрируется программой CallManager, в базу данных были внесены изменения, то перезапустить необходимо только данное устройство. Для устройств, которые не регистрируются в базе (например, программные шлюзы Cisco 1OS), необходимо перезапустить саму службу CallManager.
Контроль доступа
Используя контроль доступа службы Cisco CallManager, можно указать величину полосы пропускания, предоставляемую для голосовой связи и распределенную по каждому каналу (такому как PR1- или Т1/Е1-линия) распределенной сети (WAN). Каждый тип вызова потребляет известную величину полосы пропускания. Таким образом, при назначении полосы пропускания, распределенной по каждому WAN-каналу, также назначается общее количество вызовов, которые могут быть одновременно активны в данном канале.
Ниже представлено несколько предложений по использованию службы ССМ для контроля вызовов.
Как только полоса пропускания для вызовов через распределенную сеть сконфигурирована в базе данных, служба CallManager делает предположение, что данная полоса пропускания является гарантированной.
Для использования контроля доступа службы CallManager необходимо организовать сеть на базе топологии расширенной звезды с избыточными связями между концами лучей.
Чтобы реализовать отказоустойчивую связь с телефонной сетью (PSTN), необходимо присутствие CallManager на каждом луче звезды.
На рис. 11.3 показана типичная схема использования контроля доступа. Главная станция обработки вызовов, или концентратор, связана с несколькими удаленными станциями посредством распределенной сети. Основная служба Cisco CallManager установлена на концентраторе и управляет данным концентратором, а также всеми удаленными станциями. Кроме того, на удаленных станциях могут быть установлены резервные копии Cisco CallManager.
Предполагается, что доступная полоса пропускания между устройствами одного участка не ограничена. Таким образом, нет необходимости использовать контроль доступа для ограничения полосы пропускания, потребляемой вызовами внутри одного участка.
Сан-Антонио
В системах, работающих без применения контроля доступа, дополнительные вызовы, превышающие возможности канала, приводят к ухудшению качества существующих вызовов. При использовании контроля доступа дополнительные вызовы не допускаются в канал, если они превышают сконфигурированную голосовую емкость такого канала.
Для примера предположим, что участки сети, представленной на рис. 11.3, определены следующим образом.
Участок
Полоса пропускания к концентратору (Кбит/с)
Концентратор
Без ограничений
Даллас
200
Остин
100
Вызовы, использующие сжатие стандарта G.723 (или G.729), занимают 24 Кбит/с полосы пропускания, а вызовы с компрессией стандарта G.711 — 80 Кбит/с. Служба CallManager Cisco продолжает пропускать новые вызовы в канал до тех пор, пока величина доступной полосы пропускания этого канала не опустится ниже нуля. Таким образом, канал в Остине способен поддерживать одновременно два вызова стандарта G.711 по 80 Кбит/с каждый, пять вызовов стандарта G.723 (или G.729) по 24 Кбит/с или один вызов стандарта G.711 и один вызов G.723 (или G.729) вместе. Любые вызовы, которые попытаются превысить лимит полосы пропускания, будут отвергнуты, и вызывающая сторона получит сигнал “занято”.
Максимальная полоса пропускания, которую можно распределить для канала, определяется согласованной скоростью передачи информации (C1R) по каналу. Например, если для канала в Остине используется линия Т1 с параметром C1R, равным 1,5 Мбит/с, то для голосовой связи по такому каналу можно отвести не больше 1,5 Мбит/с полосы пропускания.
Служба CallManager позволяет завершать вызовы до тех пор, пока значение доступной полосы пропускания канала не станет отрицательным (т е. пока значение не
опустится ниже нуля). Например, если в каком-либо канале остается 15 Кбит/с свободной полосы пропускания, то можно сделать еще один вызов (либо стандарта G.723, либо с G.711). Если будет сделан вызов стандарта G.711, то значение доступной полосы пропускания станет равным 65 Кбит/с. С этого момента любые дополнительные вызовы потерпят неудачу, а вызывающая сторона получит сигнал “занято”. Осуществляя расчет полосы пропускания с целью организации контроля доступа, служба CallManager делает следующие предположения.
Все вызовы являются дуплексными.
Каждый вызов, использующий сжатие стандарта G.723, занимает 24 Кбит/с полосы пропускания.
Каждый вызов, использующий сжатие стандарта G.729, занимает 24 Кбит/с полосы пропускания.
Каждый вызов, использующий сжатие стандарта G.711, занимает 80 Кбит/с полосы пропускания.
Следует заметить, что возможны исключительные ситуации, которые расходятся с приведенными выше предположениями. Очень важно знать о таких исключительных обстоятельствах заранее, поскольку они могут привести к внештатным ситуациям. В таких случаях можно сделать дополнительные вызовы, даже если доступная полоса пропускания имеет отрицательную величину. Упомянутые ситуации описаны в следующих разделах.
Вызовы, сделанные через точку завершения потока медиа-данных (media termination point—МТР), могут осуществляться, даже если они превышают ограничение доступной полосы пропускания.
Если функция, такая как передача или удержание канала, временно останавливает поток вызова, его полоса пропускания временно предоставляется для использования другому вызову. Например, если пользователь активизирует функцию удержания вызова, полоса пропускания такого вызова снова становится доступной. В случае, если новые вызовы заняли всю свободную полосу пропускания, пока первый вызов удерживался, пользователь все еще может восстановить первый вызов, даже если такое действие превысит ограничение доступной полосы пропускания. Рассмотренная выше ситуация приведет к потере качества голоса, поскольку она выходит за рамки штатных условий.
Одновременные вызовы в одном канале могут превысить лимит доступной полосы пропускания.
Аппаратное обеспечение структуры AWID
На рис. 11.4 показан вызов между IP-телефоном и пользовательским Н.323- устройством с запущенной службой NetMeeting. Система состоит из программного обеспечения CallManager, работающего в качестве резидентной службы Windows 2000 на сервере, и установленных устройств, которыми ограничивается голосовой поток: IP-телефоны, шлюзы и устройства Н.225.
Контроль осуществляется от телефона к службе CallManager с помощью протокола SSCP и независимо от рабочей станции к службе CallManager и к шлюзу- концентратору стандарта Н.323 с использованием следующих сигналов Н.225/Н.245 через протокол TCP. Разговор между пользователями программного обеспечения NetMeeting и IP-телефона транспортируется посредством протокола RTP через протоколы UDP/IP между телефоном и рабочей станцией.
Cisco CallManager Сервер Windows NTCisco CallManager Сервер Windows NTIP-телефон КомпьютерIP-телефон КомпьютерH.323 (NetMeeting)H.323 (NetMeeting)Рис. 11.4. Вызов между 1Р-телефоиом и службой NetMeeting корпорации MicrosoftРис. 11.4. Вызов между 1Р-телефоиом и службой NetMeeting корпорации MicrosoftH.323
Cisco CallManager Сервер Windows NT
Cisco CallManager Сервер Windows NT
IP-телефон Компьютер
IP-телефон Компьютер
H.323 (NetMeeting)
H.323 (NetMeeting)
Рис. 11.4. Вызов между 1Р-телефоиом и службой NetMeeting корпорации Microsoft
Рис. 11.4. Вызов между 1Р-телефоиом и службой NetMeeting корпорации Microsoft
Инициализация
вызова (H.225/H.245)
Необходимо отметить, что сервер CallManager служит в качестве механизма обработки вызовов и выполняет функции мини-АТС.
IP-телефоны
В настоящее время существует несколько моделей IP-телефонов, и корпорация Cisco Systems, Inc. продолжает проектировать и выпускать новые модели подобных устройств, удовлетворяя запросы рынка. В текущем разделе описаны наиболее часто встречающиеся IP-телефоны, а также особенности каждой модели. На момент написания данной книги IP-телефоны предоставляли функции, которые перечислены ниже.
Эргономичная телефонная трубка с регулируемым с помощью звукового усилителя-распределителя уровнем громкости.
Сжатие голоса в рамках стандартов G.711 и G.729a.
Совместимость со стандартом Н.323 и программными средствами NetMeeting корпорации Microsoft.
Поддержка протоколов DHCP и BootP.
Служба DHCP автоматически назначает устройствам IP-адреса, как только они подключается к сети.
Генерация “комфортного шума” и программирование обнаружения голосовой активности (VAD) на системной основе.
Проектирование с учетом роста системных возможностей; функции устройства будут поддерживать новые изменения технологий посредством обновления программного обеспечения системы.
IP-телефон модели 7910 корпорации Cisco
Телефон Cisco IP Phone 7910 позволяет подключиться к одной линии. Дисплей устройства разделен на две строки по 24 символа в каждой (дисплей 2x24). На трубке
такого телефона есть индикатор ожидающего сообщения (message-waiting indicator), кроме того, телефон поддерживает другие базовые функции. Внешний вид телефона Cisco IP Phone 7910 показан на рис. 11.5.
Аппарат модели 7910, представитель второго поколения IP-телефонов Cisco с поддержкой базовых функций, проектировался, прежде всего, для многолюдных мест, таких как вестибюли, приемные или залы ожидания, которым необходимы устройства с базовыми функциями. На панели рассматриваемого однолинейного телефона непосредственно под дисплеем расположены четыре отдельные функциональные кнопки для подключения к линии, удержания и перенаправления вызова (Line, Hold и Transfer). Кроме того, системный администратор может запрограммировать дополнительную группу функциональных кнопок. Стандартная конфигурация для данных кнопок включает быстрый и повторный набор, отправку сообщений и включение режима конференции.
Также в модели 7910 имеется большой, 2x24, символьный жидкокристаллический дисплей, на котором отображается дата, время, имя и номер абонента, а также набранные цифры.
В нижней части прибора расположены дополнительные функциональные кнопки: для включения громкоговорителя (используется при наборе с опущенной трубкой), управления громкостью в трубке и уровнем громкости звонка, а также кнопка отключения микрофона трубки (mute).
Устройство Cisco IP Phone 7910 подключается к стандартному разъему RJ-45 Ethernet с интерфейсом lOBaseT. Модель 7910+SW также поддерживает стандарты 10/100BaseT и имеет два соединения RJ-45.
Рис. 11.5. IP-телефон модели 7910 корпорации Cisco
Наклон подставки телефона модели 7910 регулируется в пределах 60 градусов, что обеспечивает оптимальный угол обзора дисплея и удобное использование всех кнопок.
IP-телефон модели 7960 корпорации Cisco
На панели аппарата модели Cisco IP Phone 7960 имеются информационная кнопка, шесть программируемых линий и соответствующих им функциональных кнопок, четыре программные кнопки (soft-key button), которые предоставляют доступ к таким функциям, как дополнительные детали звонка или доступ к Web-информации, например к котировкам ценных бумаг. На жидкокристаллическом дисплее телефона Cisco IP Phone 7960 отображаются сведения о звонке и функции программных кнопок. На рис. 11.6 показан внешний вид телефона модели Cisco IP Phone 7960.
Cisco IP Phone 7960 поставляется с двумя разъемами типа RJ-45:
один разъем можно использовать для подключения телефона к коммутатору, который предоставляет связь со скоростью 10—100 Мбит/с, а также для получения питания от этого коммутатора;
второй разъем может быть использован для сетевого соединения с настольным устройством, например персональным компьютером.
Рис. 11.6. IP-телефон модели 7960 корпорации Cisco
Шлюзы
Существует множество разнообразных голосовых шлюзов, удовлетворяющих потребности заказчиков. Шлюзы поддерживают большое количество разных протоколов и предлагают различные линии и магистральные соединения, использующие множе-
ство методов передачи управляющих сигналов. В данном разделе рассматриваются некоторые наиболее популярные в настоящее время голосовые шлюзы. Информация по последним доступным продуктам предоставлена на Web-узле корпорации Cisco.
Цифровые магистральные шлюзы
Цифровые шлюзы DT-24+ и DE-30+ являются представителями второго поколения продуктов Cisco для цифрового доступа, ориентированных на 1Р-телефонию. Данные шлюзы предоставляют стандартный интерфейс Т1 ISDN PR1 или El ISDN PR1 для внешних голосовых сетей и lOBaseT-доступ в телефонную сеть VoIP. Каждый шлюз состоит из одной печатной платы, которая может устанавливаться в стандартную PCI-шину компьютера, где она только получает питание. После того как шлюз подключается к сети 1Р-телефонии, он автоматически получает IP-адрес через службу DHCP, информация о нем размешается и регистрируется с помощью службы Cisco CallManager. С этого момента шлюз полностью сконфигурирован и контролируется программным обеспечением Cisco CallManager.
Устройства DT-24+ и DE-30+ являются полностью автономными, со всей необходимой логикой управления, голосовыми процессорами DSP и интерфейсными схемами на плате.
Ниже представлены особенности цифровых магистральных шлюзов.
Автономная работа устройства означает, что шлюзы лишь получают питание от компьютера. Для их работы не требуется установка специального программного обеспечения или драйверов. Плата шлюза работает независимо от компьютера и не влияет на его производительность.
Оба вышеназванных шлюза поддерживают стандартные протоколы 3-го уровня ISDN PR1, включая National ISDN-2, 5ESS и варианты DMS.
Для обеспечения универсальной связи поддерживаются (путем программного выбора в службе Cisco CallManager) два типа служебных сигналов ISDN: пользовательские и сетевые сигналы.
Оригинальная поддержка дополнительных служб решений корпорации Cisco в области 1Р-телефонии обеспечивается с помощью протокола Skinny Gateway Protocol, что позволяет IP-телефонам корпорации Cisco удерживать внешние вызовы, перенаправлять вызовы и т.д.
Шлюзы уже признаны во многих странах. Устройство DT-24+ продается в США, Канаде и Японии. Модель DE-30+ признана на большей части территории Европы.
Устройства DE-30+ и DT-24+ полностью управляются и контролируются посредством Internet-броузера, подключенного к службе Cisco CallManager.
Голосовой шлюз VG200
VoIP-шлюз корпорации Cisco VG200 является устройством голосового преобразования нового поколения. Доступный в настоящий момент комплект поставки модели VG200 предоставляет мощные средства взаимодействия и улучшенные функции. Данное устройство используется для подключения сети 1Р-телефонии на базе решений корпорации Cisco к обычным телефонным магистралям, традиционным системам голосовой почты и другим аналоговым устройствам. Телефонные магистрали могут быть подсоединены к телефонной сети (PSTN) или существующей мини-АТС. Аналоговые устройства включают традиционные телефоны, факсы и устройства голосовых конференций.
Со стороны сети передачи данных устройство Cisco VG200 предоставляет самонастраивающийся 10/100 Ethernet-порт. Модель VG200 имеет встроенные процессоры цифровых сигналов (DSP), которые преобразовывают аналоговый и цифровой голос в IP-пакеты для передачи по IP-сети с использованием стандартных кодеков, таких как G.711, G.723.1, G.729(A) и др.
VoIP-шлюзы VG200 Cisco предоставляют экономичное решение для удовлетворения телефонных потребностей, в частности:
связь мини-АТС и телефонной сети (PSTN);
цифровые и аналоговые службы коммутируемого доступа;
связь голосовой почты с традиционными системами голосовой почты.
Модульная архитектура шлюза Cisco VG200 позволяет совершенствовать интерфейсы для их согласования с расширением или изменениями в технологии так, как того требуют новые службы и приложения. Шлюз VG200 управляется, контролируется и администрируется с помощью программного обеспечения Cisco CallManager, но к нему можно получить и прямой доступ с помощью интерфейса командной строки (command-line interface— CL1), обычного для других продуктов, работающих под управлением операционной системы Cisco IOS.
Улучшенное шасси VG200 содержит открытые разъемы для установки различных комбинаций голосовых интерфейсных плат. Шлюз VG200 позволяет предприятиям расширять экономичную объединенную сетевую инфраструктуру до региональных офисов или для средних и малых офисов.■
Голосовые шлюзы Cisco VG200 предоставляют следующие преимущества.
Защита инвестиций. Шлюз Cisco VG200 является интегрированным компонентом структуры Cisco AWID и предлагает модульную конструкцию с поддержкой интерфейсов, совместимых с голосовыми маршрутизаторами серий Cisco 2600 и 3600, а также шлюзами. Модули являются расширяемыми и могут быть заменены заказчиком.
Низкая стоимость владения. VoIP-шлюз Cisco VG200 связывается со службой CallManager, используя протоколы MGCP или Н.323 версии 2, что позволяет реализовать связь с традиционным телефонным оборудованием, телефонной сетью (PSTN), мини-АТС и системами голосовой почты. Шлюз VG200 предоставляет решение, не требующее наличия больших площадей, которое может управляться удаленно посредством сетевых управляющих приложений, таких как CiscoWorks.
Надежность. Шлюз Cisco VG200 использует надежное аппаратное обеспечение, программное обеспечение Cisco IOS и может управляться с помощью простого протокола управления сетью (Simple Network Management Protocol— SNMP) и Telnet-доступа.
Голосовой модуль Т1 семейства Catalyst 6000
Устройства семейства Catalyst 6000 позволяют интегрировать данные, голос и видео в кампусе для полного слияния средств коммуникаций на каждом рабочем столе. Кампусные сети со множеством служб предоставляют поддержку передачи голосовых данных, используя инфраструктуру IP-сети лучше, чем традиционные мини-АТС. Такая структура увеличивает долю телефонных затрат в общих затратах на инфраструктуру, уменьшает капиталовложения и затраты на управление, а также открывает среду для инноваций за счет поддержки новых приложений.
Голосовой модуль Т1 и модуль обслуживания (services modules), доступный также в варианте Е1, вводит следующие новые функции для кампусных сетей с интегрированными службами:
возможность использования цифровых шлюзов Т1 или El PSTN и мини-АТС;
преобразование кода (стандарты G.711, G.729a, G.723);
мосты для конференций (conference bridging);
кампусные сети со множеством служб (Campus Multiservice Network).
Модуль передачи голоса Т1 и модуль обслуживания позволяют крупным предприятиям подключать телефонную сеть и традиционные мини-АТС непосредственно к кампусной сети. Ниже приведены типы поддерживаемых телефонных стандартов на передачу сигналов.
Стандарт на передачу сигналов по общему каналу (common channel signaling — CCS). В данном режиме существует 23 DSO-канала голосового трафика для линии Т1 и 29 каналов — для линии Е1; 24-й Т1-канал и 16-й El-канал предназначены для служебных сигналов. Любой канал может быть настроен на стандарт такого типа.
Стандарт на передачу сигналов интерфейса ISDN на скорости PR1. Каждый интерфейс поддерживает 23 канала для линии Т1 и 30 каналов — для линии Е1. В стандартном режиме 24-й (Т1) и 16-й (Е1) каналы зарезервированы для служебных сигналов. Поддерживаются оба режима работы — пользовательский и сетевой.
Модуль передачи голоса Т1 и модуль обслуживания обеспечивают преобразование кода и службы конференций для сети с интегрированными службами. Преобразование кода предоставляет полное решение для голосовой компрессии. Такая технология предлагает службы кодирования для оконечных устройств, которые не в состоянии поддерживать сжатый голос или используют тип кодирования, отличный от типа кодирования на удаленном устройстве.
Серверы объединенных служб
На момент написания данной книги существовали два сервера объединенных служб, которые предлагались для применения в производственных сетях: сервер MCS-7822 и MCS-7835. В настоящем разделе представлено краткое описание данных устройств.
Сервер MCS-7822
Сервер Cisco Media Convergence Server 7822 (MCS-7822) является недорогой серверной платформой для технологии Cisco AW1D и входит в семейство серверов серии MCS-7800, которая также включает распространенный сервер MCS-7835. Модель MCS-7822 предназначена для использования в качестве пилотной или тестовой платформы, когда она работает как отдельно стоящий сервер или как производственный сервер в составе кластера Cisco CallManager 3.0. Устройство MCS-7822 поставляется с программным обеспечением Cisco CallManager 3.0. Программное обеспечение представлено на автоматически устанавливаемом компакт-диске для упрощения и снижения стоимости внедрения 1Р-телефонии.
Устройство MCS-7822 представляет собой высокопроизводительную серверную платформу, разработанную для современных 1Р-телефонных приложений, с процессо-
ром Pentium III корпорации Intel, работающем на частоте 550 МГц, и производительной оперативной памятью 512 Мбайт ЕСС RAM.
Высокая надежность достигается за счет новых кластерных средств Cisco CallManager версии 3.0. Программное обеспечение Cisco CallManager 3.0 значительно улучшает надежность IP-телефонных решений предприятия, так как позволяет включать в кластер до восьми серверов и управлять ими как одним целым. Каждый сервер CallManager может служить резервным для любого другого сервера CallManager, даже физически находящегося на другом участке сети. Возможность кластеризации многочисленных серверов обработки вызовов в IP-сети является уникальной для индустрии, что позволяет говорить о лидерстве структуры Cisco AWID.
Структура Cisco AWID служит для создания масштабируемой сети, удовлетворяющей требованиям практически любой организации. Технология кластеризации Cisco CallManager позволяет начать с десяти IP-телефонов и расширить сеть до десятков тысяч пользователей. Такой подход очень отличается от технологии традиционных мини-АТС, которые требовали определить предельный уровень расширяемости приобретаемой телефонной станции не позже дня ее покупки. Все перечисленное выше имеет большое экономическое значение для расширения голосовой инфраструктуры и для расширения бизнеса в целом.
Сервер MCS-7835
Сервер MCS-7835 содержит процессор Intel Pentium III с тактовой частотой 733 МГц и имеет возможность расширения оперативной памяти SDRAM до 4 гигабайт (Гбайт), которая работает на тактовой частоте 133 МГц. Благодаря таким параметрам MCS-7835 позволяет увеличить производительность работы нынешних и будущих приложений Cisco AWID. Для улучшения общей производительности системы внедрена аппаратная поддержка технологии RAID для двойных жестких дисков с горячей заменой объемом до 18,2 Гбайт с интерфейсом Ultra2 SCSI. Все аппаратное обеспечение установлено в компактном стоечном (rack-mountable) корпусе с формфактором (3U), который меньше, чем корпус MCS-7830, разработанным для экономии драгоценного пространства в центре обработки данных (data center).
Понятие надежность, или время, когда система способна предоставлять службу, было принято в терминах традиционных сетей. Доступность является ключевым требованием в сетях, основанных на современных технологиях, которые в настоящее время создает корпорация Cisco. Конструкция устройства MCS-7835, реализующая высокую доступность, предоставляет мощную платформу для критически важных задач предприятия и дтя приложений технологии Cisco AWID. Сервер MCS-7835 поставляется стандартно с резервным источником питания с горячей заменой и двумя жесткими дисками с горячей заменой со SCSI-интерфейсом на 18 Гбайт. Для обеспечения максимальной доступности применяется технология зеркалирования дисков RAID-1. Вышедший из строя жесткий диск или источник питания можно заменить без выключения сервера, и сбой не повлияет на работоспособность системы в целом. При использовании SCSI-диска, как только заменяющий диск установлен, встроенный RAID-контроллер восстанавливает образ диска на новом носителе без какого-либо вмешательства пользователя.
Независимо от того, начинается ли сеть IP-телефонии Cisco с пяти или с пяти тысяч телефонов, сервер MCS-7835 позволяет такой сети расширяться в управляемом темпе. Устройство MCS-7835 может служить в качестве сервера Cisco CallManager или в качестве сервера голосовых сообщений uOne. Для данной платформы в будущем планируется выпускать дополнительные приложения. Работая в качестве сервера Cisco
3.0 CallManager, сервер MCS-7835 способен поддерживать до 2500 IP-телефонов (общее количество зависит от N+1 конфигурации избыточности). Удаленные участки также могут быть связаны посредством Н.323-интерфейса с использованием шлюза- концентратора стандарта Н.323.
Сервер MCS-7835 может конфигурироваться для работы либо с программным обеспечением Cisco CallManager, либо с программным обеспечением для передачи голосовых сообщений uOne. Кроме того, сервер MCS-7835 проектировался для работы с будущими программными пакетами Cisco, которые станут частью решений технологии Cisco AW1D. Устройство MCS-7835 может комплектоваться необязательным встроенным DAT-носителем на ленте емкостью 12—24 Гбайт для резервного копирования критически важных данных, а также предлагает сохранение важных пользовательских данных на отдельном сервере, расположенном где-либо в 1Р-сети.
Мосты для конференций корпорации Cisco
Существуют два типа устройств для проведения конференций: одно- и многоадресные. Для организации конференции следует определить общее количество конкурирующих пользователей или голосовых потоков, необходимых в любой момент времени. Затем создается и конфигурируется устройство для поддержки расчетного числа потоков. Такие потоки могут быть использованы либо для одной крупной конференции, либо для нескольких небольших конференций.
Например, устройство, созданное с учетом 20 потоков, может создать одну конференцию на двадцать участников либо пять конференций на четыре участника в каждой (могут быть и другие сочетания с суммарным количеством участников не более 20 в любой момент времени). Общее число конференций, поддерживаемых каждым устройством, рассчитывается путем деления общего количества потоков (например, двадцать) на три. Следовательно, в приведенном выше примере будет шесть конференций (20 разделить на три), приходящихся на одно устройство.
Одноадресные устройства для конференций могут устанавливаться на тот же компьютер, что и служба CallManager, или на другой компьютер. Доступные системные ресурсы определяются расположением программного обеспечения Conference Bridge. В случае одноадресного устройства для работы функции конференции должен быть запушен мост конференций. Для многоадресного устройства необходимо запустить службу CallManager.
Каждое устройство конференций, одно- или многоадресное, может конфигурироваться как мост для конференций Ad-Hoc (где управляющий конференцией сам добавляет участников по их телефонным номерам) или как мост для конференций Meet-Me (где все пользователи подключаются путем набора определенного номера каталога конференции).
Существует четыре значительных отличия между одно- и многоадресными устройствами для конференций.
Одноадресные устройства постоянно физически находятся на компьютере и при включении регистрируются программным обеспечением CallManager.
Многоадресные устройства являются виртуальными и фактически не регистрируются службой CallManager.
Многоадресные конференции не могут включать вызовы, которые присоединяются к конференции посредством голосового шлюза, поскольку аналоговые и цифровые шлюзы не поддерживают широковещательные технологии.
Устройства для конференций поддерживают только G.711-вызовы.
Конференции Meet-Me требуют, чтобы диапазон номеров каталогов был распределен исключительно для использования ее участниками. Когда создается конференция Meet-Me, управляющий конференцией выбирает номер каталога из диапазона номеров и объявляет о нем группе, которая должна присоединиться к конференции. После чего пользователи могут набрать данный номер и присоединиться к конференции. Любой пользователь, набравший номер каталога во время конференции, становится ее участником (при этом соблюдается условие, что максимальное количество участников, указанное для этой конференции, не может быть превышено и что в устройстве конференций достаточно доступных потоков).
Конференции Ad-Hoc контролируются управляющим, который вызывает каждого участника и включает его в состав участников. Можно добавить любое число пользователей, вплоть до максимального количества участников, указанного для Ad-Нос-конференции, обеспечивая при этом достаточное количество доступных потоков в устройстве конференций. Ad-Нос-конференции суммируют четыре последних услышанных голоса.
Служба WebAttendant
Служба Cisco WebAttendant представляет собой клиент-серверное приложение. Ее клиентскими компонентами являются программное обеспечение Cisco WebAttendant и консоль администратора (Attendant Console Administration). Линейный сервер (linestate server) и диспетчер телефонных звонков являются серверными компонентами.
Линейный сервер предоставляет в реальном времени статистические данные, касающиеся линейной активности для всех четырех- или пяти-цифровых номеров каталогов системы.
Диспетчер телефонных звонков (telephony call dispetcher—TCD) предоставляет статистическую информацию по числу перенаправленных вызовов и количеству работающих копий Cisco WebAttendant. Служба TCD перенаправляет соответствующему получателю вызовы, которые пришли на номера пилотных точек (pilot point numbers), основываясь при этом на группах портов с одним адресом (такие группы конфигурируются средствами Attendant Console Administration). Диспетчер TCD должен быть установлен на том же компьютере, что и служба Cisco CallManager. Линейный сервер является необходимым компонентом службы TCD.
Служба Cisco WebAttendant позволяет компании направлять одного или несколько сотрудников-дежурных для ответов и обработки входящих и исходящих звонков, которые не обслуживаются функциями прямого внутреннего набора (direct inward dialing— DID) и прямого внешнего набора (direct outward dialing— DOD) или функциями автоматизированной службы. Служба Cisco WebAttendant функционирует с использованием Internet Explorer 4.0 корпорации Microsoft или Wcb-броузера более поздних версий и связанного с ней IP-телефона Cisco, который обеспечивает ограничение голосового потока. Служба CallManager определяет наличие дополнительных функций с помошью интерфейса программирования телефонных приложений Cisco (Cisco Telephony Application Programming Interface — TAPI). Функционирование службы Cisco WebAttendant зависит от клавиатурного шаблона (keypad template) на связанном с ней IP-телефоне. Рекомендуется использовать предоставляемый стандартный клавиатурный шаблон или обеспечить в создаваемом шаблоне максимальное число линий и кнопок для удержания, перенаправления и ответа/сброса.
Для направления вызовов служба Cisco WebAttendant использует информацию из базы данных Cisco CallManager. Для полного обеспечения диспетчерских возможно-
стей необходимо убедиться, что все пользователи и ресурсы, такие как комнаты с телефонами для конференций, введены в пользовательскую зону (User area) утилиты Cisco CallManager Administration. Службу Cisco WebAttendant может использовать секретарь для обработки звонков для множества IP-телефонов или отдельный пользователь для обработки вызовов одного IP-телефона.
Клиент Cisco WebAttendant может использоваться для управления звонками на IP- телефоны корпорации Cisco, независимо от того, адресованы ли эти звонки одному пользователю или компании в целом.
Резюме
Система Cisco IP Telephony представляет собой интегральную часть структуры AWID. Технология AWID предоставляет предприятиям единую сеть, которая устраняет необходимость использования устаревших технологий, таких как мини-АТС, аналоговые или цифровые телефоны и системы традиционной голосовой почты. Предприятия, реализующие единые AWID-сети, включая сети CIPT, получают преимущества системы, которая основывается на наборе протокола IP и других стандартизированных протоколов, например Н.323. Система IP-телефонии Cisco включает IP-телефоны, оконечные устройства стандарта Н.323, такие как служба CallManager, голосовые шлюзы, такие как модель DT-24+, а также унифицированную систему обмена сообщениями uOne. IP-телефоны корпорации Cisco используют различные протоколы, например DHCP, TFTP, DNS, и набор протоколов IP для загрузки конфигурации и осуществления своих VoIP-функций. Для того чтобы гарантировать обработку только тех вызовов, которые могут поддерживаться имеющейся полосой пропускания, используется контроль доступа. В этой главе для ознакомления с основами мультимедийных протоколов как компонентов AWID- решений был кратко описан набор протоколов и компонентов стандарта Н.323. Кроме того, с целью предоставления основных знаний по линейке продуктов и возможностей обсуждалось несколько AWID-продуктов.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Назовите два компонента 1Р-телефонии Cisco, которые используются для подключения к телефонной сети (PSTN).
Назовите три типа сообщений протокола skinny station.
Назовите две функции IP-телефонов Cisco.
Какой стандартный протокол используется IP-телефоном корпорации Cisco для связи со службой Cisco CallManager?
Какие протоколы используются для транспортировки потока голосовых данны- xVolP?
Какие серверы для объединения мультимедийных потоков данных рассматриваются в настоящей книге?
Назовите три модели голосовых шлюзов.
Какой(ие) из IP-телефонов, описанных в данной главе, имеет встроенный Ethcrnet-коммутатор?
Какую полосу пропускания использует G.729-вызов?
Назовите два типа конференций, поддерживаемых в структуре службы CallManager.
В этой главе...
Описаны функции мини-АТС и их место в коммуникационной сети предприятия.
Рассмотрены популярные базовые технологии мини-АТС, представленные на рынке коммуникаций.
Описаны функции внутренней обработки данных мини-АТС, включая коммутацию, обработку потоков данных и служебные сигналы.
Перечислены и описаны типичные характеристики пользовательских и системных приложений, которые могут быть использованы с мини-АТС.
ГлаваГлава1212
Глава
Глава
12
12
Традиционные технологии: базовые сведения о мини-АТС
С момента своего появления и широкого распространения в аналоговом виде телефо*. ния прошла долгий путь. Новая индустрия рождалась по мере того, как руководители предприятий осознавали, что за счет использования собственных внутренних коммутаторов можно получить значительную экономию и повысить эффективность работы предприятия. Индустрия телекоммуникаций сначала удовлетворила потребности в коммутаторах, в конечном итоге сделав телефонные коммутаторы аналогичными тем коммутаторам, которые устанавливаются на городской телефонной станции (central office — СО). По мере распространения таких технологий некогда дорогостоящие коммутаторы значительно - уменьшились в размерах, утратили некоторые функции и стали широко использоваться даже в малых организация с менее чем дюжиной сотрудников. Такова краткая история мини-АТС и клавишных переключателей.
Требуется некоторое знание истории развития, особенно технологии мини-АТС и f клавишных переключателей, для того, чтобы понимать, какие функции заменяют но- ■ вые технологии, когда правильным решением является сохранение прежней техно: логии и как новая и прежняя технологии могут сосуществовать до истечения срока ; жизни традиционной технологии.
J В настоящей главе описываются базовая технология и функции телефонных сис- ; тем мини-АТС, аппаратное и программное обеспечение, которые обычно используют- г ся с мини-АТС и аналогичными системами. В главе также обсуждаются устаревшие ' системы мини-АТС, их технология, проектирование, функционирование и характеристики. В ней также описываются клавишные переключатели, которые первоначально представляли собой аналоговые системы, но постепенно превратились в “гибриды" аналоговых и цифровых каналов к открытой коммутируемой телефонной сети
£ (PSTN), а для внутренней обработки сигналов используют цифровые функции.
Частные телефонные системы
Двумя основными видами частных телефонных систем, используемых в настоящее время, являются мини-АТС и клавишные переключатели. Некоторые организации устанавливают такие же коммутаторы, как и на телефонных станциях, однако это могут
позволить лишь очень крупные организации.
Клавишные переключатели были разработаны в качестве экономичного средства адаптации технологии мини-АТС для менее крупных организаций. Так же как прежде компьютеры применялись в основном в правительственных учреждениях, в сфере образования и в крупных корпораций, которые имели достаточные средства, и мини-АТС первоначально использовались в этом же сегменте рынка. Однако достижения современной технологии значительно повысили функциональные возможности и уменьшили стоимость таких коммутаторов. Производители клавишных переключателей обнаружили значительный рыночный потенциал для продажи большего количества клавишных переключателей с аналогичными характеристиками мелким потребителям. Сконцентрировав свои усилия на удовлетворении спроса малых потребителей, производители клавишных переключателей создали новый сектор рынка. Хотя мини-АТС были разработаны раньше, в настоящей главе сначала рассматриваются клавишные переключатели.
Первоначально клавишные переключатели были значительно проще, чем миниАТС, однако, как уже говорилось выше, граница между клавишными системами и мини-АТС быстро стирается. Мини-АТС обычно обслуживают значительно больше пользователей, чем клавишные переключатели; они обеспечивают большее количество подключений к телефонной станции и предлагают более широкий набор специальных функций. В табл. 12.1 приведен краткий обзор основных различий между клавишными системами и мини-АТС.
Таблица 12.1.Сравнительные характеристики мини-АТС и клавишных переключателей
Характеристики
Клавишные переключатели
Мини-АТС
Технология
Цифровая или аналоговая
Как правило, цифровая (иногда аналоговая)
Коммутатор
Отсутствует
Аналогичный коммутатору городской телефонной станции
Типичное место размещения
Небольшая компания или филиал
Крупная компания или коммуникационный узел
Метод доступа к внешним
Для выхода на внешнюю линию
Для выхода на магистраль-
магистральным каналам
достаточно нажать клавишу
ный канал необходимо набрать цифру 9 или другой номер доступа
Клавишные переключатели
Клавишные телефонные переключатели часто используются в небольших организациях и филиалах, где большой набор функций и сложность мини-АТС не требуются. Конечно, термин “небольшие” имеет относительное значение, но обычно мини-АТС не устанавливают на предприятиях с менее чем I00 пользователями, а для того, чтобы установка миниАТС стала экономически эффективной, в организации должно быть 500 или более внутренних линий. Клавишные переключатели предлагают малым предприятиям распределенный ответ с любого телефона. Основное различие между двумя типами систем состоит в том, что мини-АТС представляется телефонной станции еше одним телефонным коммутатором, в то время как клавишный переключатель выглядит как несколько линий. На рис. I2.1 показаны основные компоненты клавишного переключателя.
Современные клавишные переключатели используют микропроцессоры и являются либо аналоговыми, либо цифровыми. Клавишные переключатели обычно используются
в офисах с 30—40 пользователями и допускают поддержку более чем 100 пользователей. Следует, однако, учесть, что определяюшим фактором, более важным, чем количество пользователей, является количество времени использования телефона. Торговой организации, в которой в течение дня работают 50 брокеров, возможно, потребуется миниАТС, в то время как инженерная фирма, насчитывающая более 100 сотрудников, но имеющая небольшую потребность во внешних телефонных линиях, вполне сможет удовлетворить свои потребности с помощью клавишного переключателя.
Местный оператор связиМестный оператор связиГлавный распределительный шкафГлавный распределительный шкафМагистральные каналыМагистральные каналы
Местный оператор связи
Местный оператор связи
Главный распределительный шкаф
Главный распределительный шкаф
Магистральные каналы
Магистральные каналы
Рис. 12.1. Пример клавишного переключателя
Клавишный переключатель содержит три следующих основных компонента.
Ключевой системный модуль. Представляет собой централизованный блок, в котором хранится логика системы.
Системное программное обеспечение поддерживает работу операционной системы и организацию вызовов.
Телефоны (обычные или переносные) требуются каждому пользователю. В клавишных переключателях для получения доступа к свободной внешней линии пользователь нажимает определенную клавишу на своем телефоне.
В клавишных переключателях каждый телефон имеет доступ к нескольким линиям, поэтому пользователи могут воспользоваться внешними каналами, ведущими к городской телефонной станции. При поступлении вызова в компанию на телефоне загорается клавиша или индикатор линии, указывая на то, что данная линия в настоящий момент используется для связи. Функция внутренней связи (дополнительные служебные сигналы или тоновые звонки) используется для вызова другой системы или для того, чтобы сообщить абоненту о том, что следует принять вызов.
Мини-АТС
Мини-АТС представляет собой уменьшенную копию центрального коммутирующего офиса телефонной компании. Мини-АТС рассматривается как частная система, поскольку она принадлежит компании. На рис. 12.2 показаны мини-АТС и ее компоненты.
Каждый офис имеет свою телефонную систему, которая может представлять собой мини-АТС, клавишную телефонную систему или службу Centrex. Большинство крупных офисов, имеющих более 50 телефонов, выбирают в качестве телефонной системы мини-АТС, которая используется для соединения сотрудников компании и выхода во внешнюю телефонную сеть.
ЛинияЛинияКарты магистральных каналовКарты магистральных каналовОконечный интерфейсОконечный интерфейсКоммутирующая сетьОконечный интерфейсУправляющий комплексОконечный интерфейсПитание и вентиляторыОконечный интерфейсОконечный интерфейсОконечный интерфейсКоммутирующая сетьОконечный интерфейсУправляющий комплексОконечный интерфейсПитание и вентиляторыОконечный интерфейсКарты линииКарты линииРис. 12.2. Пример мини-АТСРис. 12.2. Пример мини-АТСМагистральный каналМагистральный каналМестный оператор связиМестный оператор связи
Линия
Линия
Карты магистральных каналов
Карты магистральных каналов
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Коммутирующая сеть
Оконечный интерфейс
Управляющий комплекс
Оконечный интерфейс
Питание и вентиляторы
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Коммутирующая сеть
Оконечный интерфейс
Управляющий комплекс
Оконечный интерфейс
Питание и вентиляторы
Оконечный интерфейс
Карты линии
Карты линии
Рис. 12.2. Пример мини-АТС
Рис. 12.2. Пример мини-АТС
Магистральный канал
Магистральный канал
Местный оператор связи
Местный оператор связи
Мини-АТС могут иметь самые различные размеры — от 20 до 20 тысяч станций. Для большинства компаний выбор типа мини-АТС имеет весьма важное значение, поскольку мини-АТС имеют срок эксплуатации от 7 до 10 лет.
Все мини-АТС предлагают стандартный базовый набор функций вызова. Однако при этом может быть поставлено дополнительное программное обеспечение с другими возможностями. Мини-АТС содержит три основных компонента, которые описаны ниже.
Оконечный интерфейс. Обеспечивает соединение между терминалами и выполняет функции мини-АТС. В состав терминалов могут входить телефонный аппарат, магистральные каналы, линии и т.д. Типичные функции мини-АТС — подача сигнала ответа станции (зуммера) и сигнала звонка.
Коммутирующая сеть. Обеспечивает путь передачи сигналов между двумя и более терминалами при телефонном разговоре; например, два телефона внутри офиса связываются между собой через сеть коммутации.
Управляющий комплекс. Обеспечивает логику, память и установление вызова, наблюдение за ним и отключение.
Технологии мини-АТС и типы используемой коммутации в своем развитии насчитывают три поколения. Системы первого поколения использовали логику монтажного соединения и аналоговую пошаговую или перекрестную среду коммутации. Станции первого поколения представляли собой системы для телефонов с тоновым (DTMF) набором номера (клавишные) или с вращающимся наборным диском (пульсовый набор) и являлись аналоговыми устройствами. Они представляли собой коммутаторы предприятий, а не мини-АТС. В течение первого периода развития технологии большинство предприятий имели центральный коммутационный пункт, в котором операторы, в буквальном смысле слова, соединяли провода для установления вызова. Системы второго поколения использовали стандартные аналоговые или фирменные телефоны (обычно аналоговые) с ограниченным набором функций. Мини-АТС второго поколения использовали коммутирующие сети с амплитудно-импульсной модуляцией (pulse amplitude modulation —
РАМ). Некоторые системы второго поколения до сих пор находятся в эксплуатации, однако они не могут поддерживать использующийся ныне стандарт таблицы номеров Северной Америки и поэтому либо уже заменены, либо будут заменены в ближайшем будущем. Системы третьего поколения поддерживают полнофункциональную цифровую передачу, используют коммутирующую технологию на основе кодово-импульсной модуляции (pulse code modulation — PCM) и поддерживают как обычные аналоговые, так и цифровые фирменные телефонные устройства.
Обычно мини-АТС подсоединяются к какому-либо из трех типов внешних сетей, которые перечислены ниже.
Местные сети. Обычно предоставляют локальные телефонные службы внутри ограниченной географической области. Операторы связи предлагают телефонные службы в данном регионе.
Сети межрегионного обмена. Такие сети обмена обеспечивают службы междугородных разговоров, которые фактически могут осуществляться в пределах штата, всего государства и между различными государствами.
Частные сети. Такие сети сдают в аренду компании (как, например, выделенная линия) обычно для междугородных переговоров с одним конкретным регионом или абонентом по фиксированной стоимости. Как правило, такие сети предоставляют в аренду те же самые провайдеры, которые предоставляют службы обмена трафиком.
Для обеспечения местных вызовов в удаленные города многие системы поддерживают специальные службы, такие как линии TI и магистральные каналы внешнего обмена. Интерфейсы компьютерной телефонии (computer telephony interfaces — СТ1) подсоединяют мини-АТС к мэйнфреймам, мини-компьютерам или серверам таким образом, что мини-АТС может предоставлять информацию о вызове компьютеру, а компьютер может посылать инструкции о маршрутизации вызова на мини-АТС. Некоторые варианты реализации таких сетей показаны на рис. 12.3.
Частные виртуальные сети
Термин частные виртуальные сети (virtual private network — VPN) используется для обозначения конкретных служб, которые предлагаются различными провайдерами. По существу, оператор связи в таком случае предлагает эквивалент частной сети с выделенной линией внутри открытой телефонной сети (PSTN).
В качестве примеров сети VPN можно привести следующие службы провайдеров:
сеть, определяемая программным обеспечением (Software Defined Network — SDN) корпорации AT&T, которая предоставляет доступ как к голосовым службам, так и к службам данных;
сеть V-net корпорации MCI;
VPN-служба корпорации US Sprint;
сеть Featurenet корпорации British Telecom.
Для создания сети VPN провайдер службы сохраняет образ голосовой сети потребителя в базе данных. Такая база данных доступна потребителю, поэтому он может управлять своими собственными данными. Мини-АТС подсоединены к коммутаторам операторов связи, обычно с использованием каналов PR1 ISDN. При установлении
вызова мини-АТС направляет его на коммутатор сети, который затем подсоединяется к базе данных пользователя.
Консоль дежурногоКонсоль дежурногоРис. 12.3. Модели использования мини-АТС внутри предприятияРис. 12.3. Модели использования мини-АТС внутри предприятияКомпьютерКомпьютер
Консоль дежурного
Консоль дежурного
Рис. 12.3. Модели использования мини-АТС внутри предприятия
Рис. 12.3. Модели использования мини-АТС внутри предприятия
Компьютер
Компьютер
Интерфейс компьютерной телефонии
Технологии мини-АТС
Система мини-ЛТС состоит из ряда компонентов. Мини-АТС выполняют те же функции, что и коммутатор городской телефонной станции, а зачастую предоставляют и другие службы. Типовая мини-АТС, как правило, не достигает мощности коммутатора центральной станции; однако, несмотря на это, она представляет собой невероятно сложный набор оборудования. Ниже описаны аппаратное обеспечение и программные компоненты систем мини-АТС (рис. 12.4).
Мини-АТС, как правило, расположена в аппаратной. Все местные магистральные каналы заканчиваются в аппаратной, где установлена мини-АТС, точно так же, как и вся остальная кабельная инфраструктура.
Главный распределительный шкаф (main distribution frame — MDF) объединяет телефонные линии, приходящие извне (от местного оператора связи) с одной стороны, и внутренние линии предприятия — с другой. Он может также содержать защитные устройства, например центральную контрольную точку магистральных каналов от местного оператора связи.
Промежуточный распределительный шкаф (intermediate distribution frame — IDF) представляет собой металлический стенд, который соединяет кабели между собой.
Обычно он расположен в аппаратной или в монтажном узле. Шкаф IDF обеспечивает соединения между шкафами MDF и проводами к индивидуальным телефонам. Во избежание путаницы изменения в схеме проводов обычно производятся в стенде 1DF.
Разъем RJ11/RJ45Разъем RJ11/RJ45Кабельная структура этажаКабельная структура этажа71 Промежуточный распределительный шкаф71 Промежуточный распределительный шкафАппаратная мини-АТСАппаратная мини-АТСКабельная система зданияКабельная система зданияГлавный распределительный шкафГлавный распределительный шкафКабель с 50 парами от задней панелиКабель с 50 парами от задней панелиМестный оператор связиМестный оператор связиМагистральные каналыМагистральные каналыОконечный интерфейсОконечный интерфейсКоммутирующая сетьКоммутирующая сетьУправляющий комплексУправляющий комплексСо стороны Со стороны терминала мини-АТССо стороны Со стороны терминала мини-АТСБлок ОБлок ОБлок 1Блок 1Оконечный интерфейсОконечный интерфейсОконечный интерфейсОконечный интерфейсОконечный интерфейсОконечный интерфейсПитание и вентиляторыПитание и вентиляторыОконечный интерфейсОконечный интерфейс
Разъем RJ11/RJ45
Разъем RJ11/RJ45
Кабельная структура этажа
Кабельная структура этажа
71 Промежуточный распределительный шкаф
71 Промежуточный распределительный шкаф
Аппаратная мини-АТС
Аппаратная мини-АТС
Кабельная система здания
Кабельная система здания
Главный распределительный шкаф
Главный распределительный шкаф
Кабель с 50 парами от задней панели
Кабель с 50 парами от задней панели
Местный оператор связи
Местный оператор связи
Магистральные каналы
Магистральные каналы
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Коммутирующая сеть
Коммутирующая сеть
Управляющий комплекс
Управляющий комплекс
Со стороны Со стороны терминала мини-АТС
Со стороны Со стороны терминала мини-АТС
Блок О
Блок О
Блок 1
Блок 1
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Питание и вентиляторы
Питание и вентиляторы
Оконечный интерфейс
Оконечный интерфейс
Рис. 12.4. Система мини-АТС
Проектирование коммутирующей сети
На рынке присутствуют модели мини-АТС, выполненные в разной комплектации. В проекте сети определяются размещение компонентов мини-АТС, а также стоимость и возможность масштабирования. Производители мини-АТС обычно используют одну из четырех базовых моделей коммутирующей сети. Базовые модели характеризуются типом управления — централизованное, распределенное, дисперсное или дополнительное. В следующих разделах описан каждый из перечисленных типов управления.
Мини-АТС с централизованным управлением
Модель мини-АТС с централизованным управлением характеризуется следующими особенностями.
Главный блок управляет всеми функциями мини-АТС, включая матрицу коммутации, шину TDM, и пространственно-временными коммутирующими устройствами.
Не предусмотрены отдельные блоки или панели для поддержки телефонных линий и магистральных каналов телефонной станции.
Все процессоры расположены в главном блоке.
Все микропроцессоры печатных плат портов расположены в главном блоке.
На рис. 12.5 показана мини-АТС с централизованным управлением.
Каналы городской АТС и телефонные линии *
Центральный процессорЦентральный процессорСредапередачиСредапередачи
Центральный процессор
Центральный процессор
Средапередачи
Рис. 12.5. Мини-АТС с централизованным управлением
Мини-АТС с распределенным управлением
Модели коммутирующей мини-АТС с распределенным управлением присущи такие особенности.
Два или несколько контроллеров главного процессора действуют по аналогии с одноранговой структурой. Процессоры могут быть расположены в одном блоке или в отдельных блоках.
Каждый процессор управляет своими собственными функциями мини-АТС, включая матрицу коммутации и шину TDM.
Межкоммутаторный канал (Inter-Switch Link — 1SL), соединяющий мини-АТС, связывает друг с другом все независимые сегменты шины TDM в каждом блоке.
Все микропроцессоры карт портов расположены в каждом блоке, включенном в распределенный проект.
На рис. 12.6 показана мини-АТС с распределенным управлением.
Мини-АТС с дисперсным управлением
Модель мини-АТС с дисперсным управлением характеризуется особенностями, которые перечислены ниже.
Главный процессор управляет всеми функциями в каждом блоке.
Централизованный коммутатор главного блока управляет распределенными шинами TDM.
Каждый монтажный шкаф содержит контроллеры блока и панелей.
Все микропроцессоры карт портов расположены в каждом блоке и включены в распределенный проект.
На рис. 12.7 показана мини-АТС с дисперсным управлением.
КаналыКаналыгородской АТС и телефонные линиигородской АТС и телефонные линииЦентральный процессорЦентральный процессорРис. 12.6. Мини-АТС с распределенным управлениемРис. 12.6. Мини-АТС с распределенным управлением
Каналы
Каналы
городской АТС и телефонные линии
городской АТС и телефонные линии
Центральный процессор
Центральный процессор
Рис. 12.6. Мини-АТС с распределенным управлением
Рис. 12.6. Мини-АТС с распределенным управлением
Мини-АТС с дополнительным управлением
Мини-АТС с дополнительным управлением характеризуется следующими особенностями.
Главный процессор управляет всеми функциями мини-АТС.
Монтажный блок дополнительного управления, соединенный с центральным процессором, управляется главным процессором (CPU). Он предоставляет дополнительное программное обеспечение мини-АТС или иное, устанавливаемое по желанию пользователя. Данное необязательное программное обеспечение может включать управление системой, систему выдачи сообщений, сообщения MIS, поддержку беспроводных технологий, Internet-телефонию и т.д.
На рис. 12.8 показана мини-АТС с дополнительным управлением.
Рис. 12.8. Мини-АТС с дополнительным управлениемРис. 12.8. Мини-АТС с дополнительным управлением
Рис. 12.8. Мини-АТС с дополнительным управлением
Рис. 12.8. Мини-АТС с дополнительным управлением
Проектирование сети обработки данных
Проект сети обработки данных с использованием мини-АТС включает использование серверов, таких как сервера под управлением операционной системы Windows NT, Windows 2000, UNIX, Linux или мэйнфреймы в качестве процессоров (или обработчиков), объединенных с традиционным аппаратным обеспечением мини-АТС. Такие процессоры обрабатывают вызовы и/или запросы специализированных приложений, в то время как аппаратное обеспечение традиционной мини-АТС работает с магистральными соединениями, соединениями линий и со средой коммутации. В следующем разделе будут рассмотрены два таких проекта.
Проект сети с использованием серверов на основе операционных систем Windows NT, Windows 2000 или сервера на основе UNIX
Серверы под управлением операционной системы Windows NT, Windows 2000 или сервер на основе UNIX могут быть использованы в проекте сети мини-АТС для освобождения мини-АТС от выполнения некоторых функций по обработке вызова. Сервер Windows NT в данном случае отвечает за обработку вызова, а мини-АТС подключается к телефонам и оконечному телефонному оборудованию.
Проект сети мини-АТС с использованием сервера показан на рис. 12.9.
СерверWindows NTСерверWindows NTТелефоны/телефонные трубки
Сервер
Windows NT
Сервер
Windows NT
Рис. 12.9. Проект сети мини-АТС с использованием сервера
Проект сети “клиент/сервер” на основе мини-АТС
В проекте “клиент/сервер" локальная сеть данных и голосовая сеть мини-АТС интегрируются с использованием серверов приложений, которые обеспечивают выполнение следующих функций:
обработка вызовов (мини-АТС освобождается от выполнения функций обработки);
преобразование голоса в пакеты данных для передачи данных по сети;
поддержка службы голосовой почты;
интерактивный голосовой ответ (на основе базы данных).
Клиенты сети могут работать с обычно компьютера или с другой рабочей станции, которая может работать как с голосом, так и с данными. Приложения в настоящее время могут выступать в сети в качестве телефона (телефонной трубки) с доступом как к функциям мини-АТС, так и к приложениям, работающим с данными. Среди новых приложений, которые могут использоваться в рамках проекта “клиент/сервер”, можно отметить мультимедиа, видеоконференции, многофункциональную электронную почту и др.
В то же время IP-телефоны, осуществляющие преобразование аналоговых голосовых данных в цифровые пакеты данных, могут использовать сеть данных для передачи голосовых сигналов. В таком случае серверы приложений могут взять на себя функции центров обработки вызовов.
На рис. 12.10 показан проект сети “клиент/сервер”.
Мини-АТССерверы приложений
Рабочие станции и IP-телефоны.
Рис. 12.10. Проект сети “клиент/сервер"
Серверный кластер может обеспечить распределенную обработку, при которой его независимые устройства приложений, серверы сетевых интерфейсов, интегрированные и дополнительные, принимают на себя часть функций по обработке вызовов. Например, сервер сетевого интерфейса может обеспечивать доступ к Internet, телефонной, локальной или распределенной сети. В то же самое время сервер приложений может выполнять функции центра обработки вызова.
Базовая структура мини-АТС и ее компоненты
Как уже говорилось выше, мини-АТС представляют собой весьма сложные устройства. Они содержат блок обработки, память, соединения линий и магистральные соединения и соединяют внешние и внутренние линии и каналы. Выше, в разделе “Мини-АТС”, были
приведены начальные сведения об устройстве мини-АТС. В текущем разделе главные элементы обработки, находящиеся внутри мини-АТС, рассматриваются более подробно. Элементы базовой структуры станции показаны на рис. 12.11.
Настольное устройство
Рис. 12.11. Основные обрабатывающие элементы мини-АТС
Главный контроллер выполняет все централизованные функции управления миниАТС. Иногда он генерирует зуммер, но, как правило, такую задачу он поручает платам линий, а сам руководит установкой соединений коммутатора, системными функциями и характеристиками. Главный контроллер содержит элементы базы данных и памяти, которые включают общее программное обеспечение и параметры базы данных пользователя.
Центральный процессор (main CPU) расположен внутри главного контроллера. Первые мини-АТС имели 8-битовые процессоры, современные мини-АТС оснащены 32-битовыми процессорами, использующие для вычислений набор комплексных команд высокого уровня (high-level complex instruction set computing — CISC) или сокращенный набор команд (reduced instruction set computing — RISC). Многие процессоры (CPU) созданы на готовых технологиях известных производителей, таких как корпорации Intel, Motorola и Silicon Graphics, и работают под управлением операционных систем UNIX, Windows NT и др.
Крупные мини-АТС имеют определенную степень встроенной избыточности, однако менее крупные могут не иметь избыточности и механизмов резервного копирования. Избыточность в средних и крупных мини-АТС может включать режим захвата, холодный резерв, автоматическое отключение и перекрестные функции блоков.
Контроллер монтажного шкафа или блока обеспечивает взаимосвязь главных функций управления и функций портов. Он включает локализованные функции, такие как доступ к сети коммутатора, а также функции управления и диагностики. Контроллер блока или панели выполняет рутинные и повторяющиеся задачи для уменьшения нагрузки на главный процессор CPU. Для обеспечения избыточности монтажные блоки/панели выпускаются в многочисленных вариантах и с различными опциями. Цель такой избыточности состоит в том, чтобы в случае отказа процессора не были затронуты локальные порты и их функции.
Шина системного процессора (обычно шина Etehernet) обеспечивает коммуникацию между главным контроллером и элементами локального управления внутри ми-
ни-АТС. В последние годы основной целью производителей было обеспечение более высоких скоростей на шине системного процессора.
Контроллер карты портов использует микропроцессоры для обеспечения канала (связи) между системным и периферийным оборудованием мини-АТС, включая телефоны и компьютеры. В его функции входят диагностика, распознавание комбинаций нажимаемых клавиш, а также функции и характеристики телефонного дисплея. Такой контроллер не имеет встроенной избыточности и обеспечивает фиксированное количество портов.
Внутренний сервер обеспечивает программную обработку мини-АТС. Главный системный контроллер мини-АТС управляет дополнительной системой. Дополнительная управляющая система может быть отдельным системным пакетом, который приобретается отдельно от самой мини-АТС, а также может включать продукты иных производителей. Типичные дополнительные системы содержат автоматизированные распределители вызовов (ACD) и интерактивные системы голосового отклика (interactive voice response systems — IVR).
Описанные выше элементы вместе составляют мини-АТС. Поскольку все миниАТС должны выполнять одни и те же задачи и подсоединяться к одним и тем же линиям и магистральным каналам, все они имеют похожую структуру. На рис. 12.11 показана цифровая мини-АТС с коммутирующей матрицей, которая подсоединена к каналам интерфейса линий и магистральных каналов. Структура базовой мини-АТС изображена на рис. 12.12.
КартыКарты линий магистральных каналовКартыКарты линий магистральных каналовЦентральный процессорЦентральный процессорБаза данныхБаза данных
Карты
Карты линий магистральных каналов
Карты
Карты линий магистральных каналов
Центральный процессор
Центральный процессор
База данных
База данных
Рис. 12.12. Базовая структура мини-АТС
Несмотря на то что базовые структуры мини-АТС похожи друг на друга, системы различных производителей могут иметь значительно отличаюшиеся наборы различных функций. Вместе с тем, большинство систем имеют универсальные разъемы для плат, в которые можно вставить как карту линии, так и карту магистрального канала. Базовая архитектура мини-АТС содержит следующие обязательные компоненты.
Центральный процессор управляет программным обеспечением мини-АТС, которое хранится в памяти.
Цепи линий и цепи канального интерфейса. Данные цепи проходят по платам, которые вставляются в разъемы, устанавливаемые в модулях или монтажных блоках.
Задняя панель мини-АТС связывает каналы, линии и цепи центрального управления с коммутирующей матрицей и с шинами, через которые происходит обмен данными между цепями. Карты вставляются в заднюю панель мини-АТС.
Поскольку различные мини-АТС могут использовать различные службы, аппаратная структура может быть исполнена в виде двух различных реализаций, которые перечислены ниже.
Одноблочные корпуса используются для небольших систем и могут объединяться друг с другом (стекироваться). Каждый монтажный блок имеет общую заднюю панель и поддерживает одну функцию, такую как подключение блока управления, коммутации или панель портов.
Многоблочные корпуса используются для систем среднего или большого размера. Блоки обычно выполняют несколько различных функций, при этом каждый отдельный блок преимущественно выполняет свою специальную функцию.
Выпускается несколько различных основных типов корпусов мини-АТС, и при этом каждый корпус обязательно содержит компоненты управления, портов, коммутирующей матрицы, питание и сервер приложения. В первых мини-АТС для размещения карт интерфейсов использовались большие монтажные блоки. В большинстве современных мини-АТС для каждой панели предусмотрен свой монтажный блок. Такая модульность обеспечивает легкость обработки, избыточность критических компонентов (таких как блок питания) и более простую установку. В настоящее время в проектировании монтажных блоков мини-АТС наблюдаются следующие тенденции:
карты портов продолжают уменьшаться в размерах, на них располагается большее количество портов в расчете на одну карту, чем в системах, использовавшихся ранее;
для каждой карты обеспечиваются дополнительные порты или станции (вплоть до 32 станций или линий на одну карту);
карты магистральных каналов Т1/Е1 обычно поддерживают два магистральных канала (прежние карты, как правило, поддерживали только один);
для обеспечения документируемости системы широко используются модульные соединения. Коммутационные панели в монтажном шкафу используются для облегчения управления системой и последующего переконфигурирования.
Пользователи могут иметь целый ряд монтажных блоков для создания единой системы мини-АТС. Как правило, от 4 до 6 корпусов образуют общий стек или монтажный шкаф, предоставляющий от 16 до 24 разъемов для плат линий и магистральных каналов. Некоторые разъемы зарезервированы для специальных карт, в то время как
остальные предназначены для выполнения обычных функций. Разъемы обычно группируются по типу питания, характеру работы в сети и типу обработки данных. Мощность системы мини-АТС может быть увеличена за счет добавления блоков или шкафов для обеспечения дополнительных портов, большей скорости обработки, возможности обрабатывать большее число потоков данных, избыточности и дублирования и других функции обработки.
Как правило, монтажные шкафы соединены между собой высокоскоростными каналами передачи или обработки, обычно с использованием оптоволоконных кабелей. Такие каналы могут быть продублированы для обеспечения избыточных каналов на случай отказа системы.
В монтажном блоке устанавливаются карты каналов, которые обеспечивают обработку, соединения линий и соединения магистральных каналов. Типичными являются следующие три типа карт каналов мини-АТС.
Системная карта включает контролеры процессора, память, коммутирующую структуру и карты управления.
Служебная карта включает приемники сигнала набора номера, конференции, порт ввода/вывода, каналы монтажных шкафов, а также канал интеграции компьютерной телефонии “клиент/сервер” и соединение с сервером.
Карта портов содержит разъемы линий и магистрального канала.
Карты портов линий, которые обслуживают линии и магистральные каналы, обычно насчитывают от 1 до 26 оконечных устройств для каждой карты и поставляются в двух вариантах исполнения, которые рассмотрены ниже.
Карта линии обычно выпускается в виде аналоговой, цифровой или IP-модели. Карта цифровой линии может быть TDM-моделью, использующей службу канала Т1/Е1, или моделью для линии PRI ISDN.
Карта обслуживания магистрали обычно выпускается в виде аналоговой или цифровой модели. Аналоговые модели используются для обеспечения служебных сигналов форматов FXO, FXS и Е&М в традиционных аналоговых телефонных средах. Через аналоговые магистральные каналы также могут обеспечиваться и другие службы, такие как прямой входной набор (direct inward dialing — DID) и службы Centrex. Цифровые модели обеспечивают целый набор вариантов транспорта и различные стандарты на передачу служебных сигналов, включая стандарты Tl/El, CAS, CCS, PR! ISDN, QS1G, R2 и несколько других.
Оба рассмотренных типа карт портов более подробно описываются ниже, в разделах “Интерфейсы линий мини-АТС” и “Интерфейсы магистральных каналов мини-АТС".
Интерфейсы линий мини-АТС
В системах мини-АТС обычно используются три различных типа карт интерфейсов линий.
Интерфейсы аналоговых линий. Поддерживают телефонные аппараты, которые не зависят от марки производителя мини-АТС. Стандартом для аналоговых телефонов, разработанных корпорацией AT&T, является телефонный аппарат серии 2500 для службы DTMF.
Интерфейсы цифровых линий. Поддерживают фирменные телефоны, которые работают только с мини-АТС того же производителя.
Интерфейсы базовой скорости ISDN. Поддерживают телефонные аппараты, которые не зависят от производителя мини-АТС. Однако стандарты ISDN определяют не все характеристики, которые может предложить мини-АТС, поэтому телефоны ISDN обычно связаны с конкретным производителем мини-АТС. Плотность каналов на карте у различных производителей мини-АТС различна. Типичной является плотность в диапазоне от 8 до 32 портов.
Для всех систем мини-АТС необходима одна кабельная пара для аналоговых телефонов, однако некоторым системам для цифровых телефонов требуются две пары кабелей. Количество пар обычно не является проблемой при установке оборудования.
Интерфейсы магистральных каналов мини-АТС
Интерфейсы магистральных каналов мини-АТС соединяют мини-АТС с внешним миром, в том числе с открытыми сетями и с другими частными сетями. Системы мини-АТС обычно используют три различных типа карт интерфейса магистрального канала, которые перечислены ниже.
Аналоговые магистральные каналы. Обычно поддерживают от четырех до шестнадцати каналов на одной карте, двухсторонние каналы телефонной станции, линии внешнего обмена, линии WATS и линии 800.
Цифровые магистральные каналы (линии Т1/Е1). Магистральные каналы типа Т1 обычно поддерживают двадцать четыре канальных интервала, а магистральные каналы Е1 — тридцать интервалов.
Цифровые каналы (PRI). Некоторые мини-АТС используют для T1/PRI одну карту, в то время как другие используют отдельные карты.
Связующие магистральные каналы. Многие организации, использующие несколько мини-АТС, связывают их магистральными каналами, которые представляют собой межстанционные каналы, и заканчиваются со стороны магистрального канала мини-АТС. Связующие магистральные каналы могут быть частными или полученными от провайдера службы. Связующие каналы соединяют между собой отдельные мини-АТС, даже если в действительности линия проходит через провайдера службы.
Для магистральных каналов DID, как правило, требуется отдельная карта канала, в то время как некоторые производители предоставляют универсальные карты магистральных каналов.
Проводные соединения мини-АТС
Каждая мини-АТС должна соответствовать стандартному интерфейсу EIA-464, который указывает технические требования и критерии эффективности интерфейса между станцией оператора связи и мини-АТС.
В дополнение к интерфейсу Е1А-464 в мини-АТС должны быть обеспечены:
интерфейсы PRI и BRI;
интерфейсы интеграции компьютерной телефонии;
интерфейс локальных сетей;
интерфейс 1,544 Мбит/с к группам внешних магистральных каналов или к внутренним устройствам, таким как серверы удаленного доступа (только в Северной Америке). В других странах, как правило, используются интерфейсы 2048 Мбит/с.
Все мини-АТС имеют двухпроводной интерфейс от станции к стандартному аналоговому телефону стандарта DTMF.
При проектировании и установке системы важными вопросами являются соблюдение строительных норм, распределение площади пола и размер кабелепроводов (кабельных желобов). Типовая кабельная система может быть реализована согласно стандарту путем прокладки желобов в полу, в потолке ниже обслуживаемого этажа, в потолке обслуживаемого этажа или фальшполом компьютерного зала или под под ковровым покрытием. При планировании и установке мини-АТС вопросы охраны окружающей среды столь же важны, как и при установке компьютера. Мини-АТС обычно устанавливается в специально предназначенном помещении аппаратной. Дополнительные требования к местоположению станции перечислены ниже.
Требования к площади пола. В зависимости от количества монтажных блоков мини-АТС могут быть очень большими. Монтажному шкафу требуется достаточное пространство для основного шкафа, а также рабочее место для добавления и удаления карт каналов и выполнения других работ по обслуживанию.
Требования к прочности пола. Помещение, в котором установлено оборудование мини-АТС, должно удовлетворять требованиям прочности в соответствии с весом оборудования мини-АТС. Такие требования определяются производителем оборудования.
Требования к питанию. Типичными являются принятые в данной стране требования к постоянному/переменному току. Кроме того, каждая мини-АТС должна иметь резервный аккумулятор и источник бесперебойного питания (uninterrupted power supply — UPS). Такие требования резервной избыточности являются весьма важными, поскольку для работы современного предприятия надежное функционирование мини-АТС является критически важным.
Температура и влажность. Как и при установке компьютеров, важное значение имеет температура и влажность в помещениях, где установлено оборудование мини-АТС.
Отвод тепла, кондиционирование воздуха и вентиляция. При установке миниАТС важное значение имеет отвод тепла и вентиляция. Такие требования к окружающей среде определяются производителем оборудования.
Обработка данных внутри мини-АТС
Мини-АТС требуется очень быстро обрабатывать входные и выходные вызовы, а также переключать некоторые вызовы на голосовую почту. Для выполнения перечисленных выше функций мини-АТС должна прозрачно обрабатывать несколько бит информации каждую секунду. Ниже описывается, как происходит обработка внутри мини-АТС. В последующих разделах будут обсуждаться типы коммутации (коммутация каналов, пакетов и быстрая коммутация), обработка потоков данных и измерение их объема, а также служебные сигналы.
Коммутация каналов и пакетов
Коммутация каналов представляет собой процесс создания цепи для вызова и поддержки ее открытым, таким образом, чтобы один или несколько пользователей эксклюзивно использовали такой канал до тех пор, пока в нем есть необходимость. Ком-
мутация каналов обеспечивает временный физический путь на время телефонного вызова. В течение всего разговора такая линия или канал используется полностью.
Коммутация каналов обеспечивает соединение пользователей путем назначения фиксированной полосы пропускания на основе эксклюзивного использования на время соединения. Таким образом, для каждого разговора используется один путь.
Коммутация каналов подобна железнодорожным рельсам, которые предоставлены отдельному поезду для прохождения в то время, пока пути открыты. После того как один поезд покинул пути, их может использовать другой поезд.
Обычные аналоговые магистральные каналы используют коммутацию каналов. Таким образом, если канал занят (обычно, когда снимают телефонную трубку), то может иметь место только один разговор.
Коммутация пакетов — это традиционный метод коммутации обычных данных, но в настоящее время может быть использован и для других типов потоков данных. При пакетной коммутации разговор (который может представлять собой голос, видео, образы, данные и т.д.) преобразуется в небольшие информационные пакеты. Каждому пакету присваивается уникальный адрес отправителя и адрес получателя. Пакеты могут отправляться к месту назначения по различным маршрутам и прибыть к месту назначения не в том порядке, в котором они были отправлены.
При пакетной коммутации пользователи соединяются путем отправки данных от отправителя к получателю в виде групп битов. Пакеты передаются по совместно используемой линии связи или каналу. Таким образом, в сети с пакетной коммутацией может поддерживаться несколько разговоров.
При использовании пакетной коммутации коммутатор считывает адреса, назначенные пакетам, и пересылает их следующему коммутатору в сети. Коммутатор считывает каждый пакет для отправки его в требуемое место.
При использовании пакетной коммутации для голосовых потоков данных каждый пакет может быть отправлен по любому открытому пути. После этого пакеты собираются на другом конце, обычно на последнем коммутаторе, перед тем как они поступят к конечному пользователю.
Быстрая пакетная коммутация представляет собой технологию распределенной сети (WAN), при использовании которой данные коммутируются с очень большой скоростью. Аналоговые данные оцифровываются и помещаются в пакеты перед их передачей в сеть для транспортировки и коммутации. Службы быстрой пакетной коммутации включают:
технологии Frame Relay;
коммутируемую многомегабитную службу передачи данных (Switched Multimegabit Data Service — SMDS);
технологию асинхронной передачи (ATM).
При использовании служб SMDS и ATM пакеты имеют форму ячеек с фиксированной длиной (53 октета). При использовании технологии Frame Relay пакеты представляют собой фреймы переменной длины (0—4096 октетов).
Технология перенаправления пакетов в сети с быстрой пакетной коммутацией основывается на статистическом мультиплексировании данных, содержащихся в ячейках или фреймах. Цель быстрой пакетной коммутации — минимизация нагрузки по обработке пакетов на коммутаторах для того, чтобы увеличить пропускную способность и уменьшить общую транзитную задержку в сети. Быстрая пакетная коммутация пред-
ставляет собой весьма эффективный способ использования доступной полосы пропускания в распределенной сети.
Обработка вызовов в часы пик
Сеть, которая содержит меньше маршрутов, чем оконечных точек, называется блокирующей сетью. В блокирующей сети не все пользователи могут осуществлять вызов или принимать его в одно и то же время; таким образом, при высокой плотности вызовов некоторым пользователям отказывается в обслуживании.
В неблокирующей сети соединение между двумя портами происходит независимо от объема потоков данных или разговоров. В цифровых сетях, где среда коммутации представляет собой полностью схемотехнически реализованное устройство, неблокирующие цепи являются экономически выгодными, и производители настойчиво предлагают их.
Неблокирующая структура коммутатора не гарантирует, что пользователи не столкнутся с блокировкой. Если мини-АТС сконфигурирована без достаточного количества общего оборудования, то пользователи будут сталкиваться с задержками, которые выглядят как блокировка. В такой ситуации мини-АТС могут также испытывать перегрузки процессоров, которые приводят к задержкам обработки вызовов.
Измерение параметров обработки потоков
Мини-АТС классифицируются по количеству попыток вызова в час пик (Busy Hour Call Attempts — ВНСА). Поскольку голосовым сетям зачастую приходится работать при пиковых нагрузках, необходимо знать время максимальной нагрузки, которое называется часом пик. Час пик в действительности связан с производительностью центральной точки общей стурктуры сети.
Общим показателем, используемым для характеристики обработки вызовов в час пик, является 10-дневный пиковый период, который получается усреднением объемов потоков данных в часы пик в течение 10 дней года, когда наблюдалась наибольшая нагрузка. Для оценки размера группы магистральных каналов используется такая характеристика, как средняя граничная нагрузка в час пик (average bounding busy hour — ABBH). ABBH представляет собой среднюю пиковую нагрузку за рассматриваемый период, который обычно составляет одну неделю. Час пик для сети в целом может не быть таковым для отельных групп пеней или устройств. Каждая группа цепей может иметь свой собственный час пик, поскольку нагрузки на различных узлах могут значительно отличаться и меняться в зависимости от времени суток.
Величина пиковой нагрузки всегда используется для вычисления количества требуемых при установке магистральных каналов. Использование меньшего числа каналов, чем того требует нагрузка в час пик, приводит к неудовлетворительному качеству обслуживания абонентов.
Анализ потоков в часы пик дает информацию о прошедшей ситуации, но не описывает текущее состояние и не позволяет предсказать поведение сети при отсутствии свободных магистральных каналов.
Определение объема голосовых потоков и количества требуемых мини-АТС магистральных каналов к городской АТС может оказаться крайне сложной задачей. Существует несколько измеряемых величин, которые помогают проектировщику сетевых потоков определить, достаточно ли каналов для мини-АТС и соединений с провайдером службы.
2Эрланг (erlang) — это наиболее часто используемая единица измерения объема голосовых потоков. Один эрланг равен одному часу (60 — 60 = 3600 секунд) телефонного разговора. В числовом выражении объем потока группы магистральных каналов, выраженный в эрлангах, равен среднему количеству магистральных каналов, использованных за рассматриваемый промежуток времени, равный одному часу. Соответственно, если группа каналов за один час передала 12,35 эрланга, то в среднем было занято чуть больше, чем 12 каналов.
Сто секунд вызова (centum call second — ССВ) равны 1/36 эрланга. Для вычисления параметра ССВ необходимо умножить число вызовов за час на их среднюю продолжительность в секундах и полученный результат разделить на 100. Системный порт, который может обрабатывать непрерывный разговор в течение одного часа, имеет рейтинг потока, равный 36 ССВ (или 3600 секунд). Поток данных через станцию у различных пользователей значительно отличается, но типичным диапазоном рассматриваемой величины являются значения от 6 ССВ до 12 ССВ на один порт. При установке мини-АТС большинство проектировщиков потоков принимают в качестве рабочей гипотезы следующий состав потоков: 1/3 — внутренние вызовы, 1/3 — входящие звонки и 1/3 — выходящие звонки, хотя данные значения могут значительно варьироваться у разных пользователей. В целом предполагается значение от 30 до 36 ССВ на один порт.
Интервалы времени и разговора (time and talk slots) представляют собой еще один важный фактор при определении пропускной способности сети, который зависит от времени использования телефона со снятой трубкой (holding time). Оно включает время, требуемое для набора номера и звонка (установление вызова), время самого разговора и время, которое требуется для отключения соединения и завершения разговора.
Количество звонков, совершаемых пользователем за час, и время занятости линии для различных пользователей значительно отличаются. Дзя любого пользователя такие характеристики не зависят от действий других пользователей. Для определения пропускной способности сети часто строится график одновременных разговоров в сети для определения вероятности того, что будут иметь место ровно х одновременных телефонных переговоров. Системы мини-АТС могут быть обеспечены таким количеством каналов, которое позволяет обслуживать максимальное количество переговоров, ожидаемое в час пик.
Динамика передачи служебных сигналов
В любой голосовой системе для установления соединения и его отключения требуется тот или иной механизм передачи служебных сигналов. Когда вызывающая сторона со своего рабочего места осуществляет вызов в пределах страны к другому абоненту, используется несколько форм служебных сигналов, включая те, которые перечислены ниже.
Передача служебных сигналов между телефоном и мини-АТС.
Передача служебных сигналов между мини-АТС и телефонной станцией.
Передача служебных сигналов между двумя телефонными станциями.
Передача служебных сигналов между двумя мини-АТС.
Приведенные выше типы служебных сигналов могут существенно отличаться друг от друга, и, как правило, так и происходит в реально существующих сетях. Например, служебные сигналы от мини-АТС к телефону могут быть стандарта FXS, от мини-
2 В документации часто используется сокращенный вариант — эрл. — Прим. ред.
АТС к телефонной станции может использоваться стандарт заимствованного бита или каналозависимый стандарт (channel-associated signaling — CAS), а от одной телефонной станции до другой, вероятно, будет использоваться стандарт SS7.
В сетях телекоммуникаций, как правило, используются пять основных категорий сигналов.
Контрольные сигналы используются для указания различных состояний каналов и сети, а также для фиксации начала и окончания оплаты разговора.
Информационные сигналы информируют пользователя или оператора о развитии процесса вызова. Как правило, такие сигналы имеют универсально понятную форму звуковых тонов (например, зуммер, сигнал “занято” и сигнал звонка) или записанного объявления (например, сигнал перегруженности канала).
Адресные сигналы предоставляют информацию о местоположении абонента вызова. Обычно такие сигналы представляют собой набранные цифры телефонного номера или коды доступа. Основными типами адресных сигналов являются импульсы набора номера DP, тоновые сигналы DTMF и MF.
Управляющие сигналы. Такие сигналы интерфейса используются для объявления, начала, остановки или изменения вызова, а также для сигнализации межофисных магистральных каналов.
Предупреждающие сигналы. Сигнал звонка предоставляет абоненту доступ к линии и обрабатывает входящий звонок. Такие сигналы, как звонок или сигнал о снятии трубки, передаются локальной телефонной цепи для уведомления пользователя об активности линии.
Некоторые мини-АТС поддерживают более восьмидесяти видов служебных сигналов, поэтому в короткой главе невозможно описать все их типы. Наиболее общими стандартами, вероятно, являются передача служебных сигналов по шлейфу, передача сигналов по заземлению, мерцающий старт, служебные сигналы общего канала (CCS), а также стандарты QSIG и Q.931. Более подробно об основных типах сигналов см. в главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных”.
Передача служебных сигналов по шлейфу и заземлению
Канал в голосовой сети открывается или захватывается, когда принимающая сторона получает управляющий сигнал от телефонной системы. Обычно сигнал о захвате магистрального канала подается, когда пользователь снимает телефонную трубку. Существуют два способа активизации, как показано на рис. 2.3 и 2.4 в главе 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных".
Передача управляющего сигнала по шлейфу. В данном случае линия захватывается за счет резистивного моста двух проводов телефонной линии. Обычно такое явление происходит, когда пользователь снимает трубку, что означает подсоединение к центральной телефонной станции местной телефонной компании.
Передача управляющего сигнала по заземлению. При использовании такого типа сигналов одна сторона из двухпроводного магистрального канала мгновенно заземляется; при этом канал занимается. Большинство систем мини-АТС требует использования именно сигналов заземления. В таком случае коммутатор городской телефонной станции ждет сигнала от мини-АТС до захвата канала и генерации сигнала ответа станции.
Мерцающие сигналы (DID)
Сигнал мерцания посылается между двумя телекоммуникационными устройствами в качестве части протокола приветствия. Он представляет собой краткие пульсации тона одной частоты, указывающие, что одно устройство готово принимать цифры, которые только что были набраны.
В канале DID мерцающий сигнал от телефонной станции указывает, что будут посланы дополнительные цифры. После того как мини-АТС подтверждает получение сигнала мерцания, цифры формата DID посылаются телефонной станции. Стандарт на передачу мерцающего сигнала показан на рис. 2.6 главы 2 “Введение в аналоговые технологии передачи голосовых данных".
Стандарт CCS
Стандарт CCS представляет собой метод передачи служебных сигналов, который используется управляемыми компьютерами коммутирующими устройствами, которые образуют открытую коммутируемую телефонную сеть (PSTN). Примерами протоколов стандарта CCS являются PR1 и BRI Q.931, QS1G (на базе Q.931) и стандарт SS7.
Использование сигналов стандарта CCS позволяет операторам телефонной связи обеспечивать интеллектуальные коммутирующие службы для нового оборудования, позволяющего осуществить оконечную обработку сигналов магистрального канала проще и дешевле, чем предыдущие альтернативы. Каждый интервал канала шириной 64 Кбит/с может удовлетворить потребности на передачу служебных сигналов для 1500 каналов. Стандарт CCS также значительно ускоряет процесс установки вызова — от 8—15 секунд до 1—3 секунд. Тоны стандарта DTMF, которые приходят с телефона пользователя, преобразуются в выборки РСМ, а затем распределяются по интервалам, которые становятся маршрутом для разговора.
Стандарт QSIG
Сигналы стандарта QSIG представляют собой мощное средство для объединения оборудования частных интегрированных служб межсетевого обмена (private integrated network services — Pl NX) в корпоративную сеть. Данный стандарт обеспечивает:
метод соединения оборудования мини-АТС от различных производителей;
совместимость с открытой сетью ISDN и коммерческими приложениями;
гибкий и недорогой способ подсоединения оборудования мини-АТС.
Базовый вызов QS1G базируется на стандарте Q.93I, который определен на третьем уровне эталонной модели OS1 и в стандарте QSIG подразделен на три подуровня. Первым подуровнем является базовый вызов QSIG (Basic Call — ВС), который распространяет протокол доступа открытой сети ISDN для использования ее служб. При ис-
пользовании вызова ВС QS1G и абонентское оборудование, и интерфейс сети действуют одинаковым образом, поддерживая функции уровней одного ранга. Второй подуровень в общем функциональном протоколе получил название QSIG GF. Он описывает стандартный метод для обмена сигнальной информацией с целью управления дополнительными службами и функциями в корпоративной сети. Уровень QSIG GF не описывает дополнительные службы, но указывает общие методы для конкретных дополнительных компонентов управления службами. Третий подуровень в настоящее время находится на стадии разработки и будет обеспечивать процедуры для дополнительных служб, таких как удержание, передача вызова и конференции.
Стандарт Q.931
Стандарт Q.931 — это протокол, ориентированный на сообщения, передачу служебных сигналов и используемый в D-каналах технологии PR1 ISDN. Его также называют рекомендацией 1.451 ITU-T. При использовании протокола Q.931 компании могут интегрировать функции мини-АТС с функциями открытой телефонной сети.
Стандарт Q.931 описывает содержимое пакета сигнализации и определяет тип сообщения и его содержание. В частности, он определяет следующие компоненты вызова.
Устанавливает и разрывает соединение.
Предоставляет информацию о номере вызываемой стороны, включая тип индикации номера (частный или публичный), а также указывает на частный характер номера или на необходимость проверки пароля.
Позволяет указать на способность оборудования канала отличать, например, голос от данных для проверки совместимости между телефонами.
Выполняет проверку статуса для восстановления после аварийных событий, таких как отказ протокола или выключение магистральных каналов.
Стандарт Q.931 предоставляет следующие службы:
доступ к открытой телефонной сети, такой как распределенная служба телекоммуникаций (WATS), прямой дистанционный набор (DDD), сеть 800 и другие специальные службы номеров и вызовов управляемых оператором;
доступ к частным и промежуточным сетям, мини-АТС и сетям, использующим набор расширения;
интеграция голосовых и потоков данных в коммутируемых каналах.
Пользовательские и системные характеристики мини-АТС
Производители мини-АТС постоянно добавляют к своим системам новые функции. В настоящее время типичная мини-АТС предлагает более 200 функций, доступных пользователям или администраторам.
Среди наиболее популярных и часто используемых функций, доступных пользователю, можно отметить такие.
Отображение номера и идентификатора (ID-пользователя). Данная функция отображает на дисплее телефонный номер и имя вызывающей стороны (автоматический определитель номера).
Обратный вызов. Если станция занята, то мини-АТС запоминает состояние занятости и вызов повторяется, когда принимающая сторона становится доступной.
Перенаправление вызова. Данная функция позволяет перенаправить вызов на другое расширение или на другой номер, когда станция занята при поступлении звонка или отсутствии ответа.
Повторный набор последнего номера позволяет нажатием одной кнопки вновь набрать последний вызывавшийся номер.
Настраиваемый звонок позволяет выбрать мелодию и громкость звонка в зависимости от вызывающего абонента. Например, внутренние звонки могут звучать иначе, чем внешние вызовы.
Конференция с третьей стороной. Данная функция позволяет пользователю вести конференцию с двумя или несколькими участниками.
После обзора функций, доступных пользователю, рассмотрим некоторые системные функции мини-АТС. Мини-АТС различных производителей предоставляют разнообразные наборы функций (что связано с различиями выпускаемых моделей). К типичным функциям мини-АТС относятся следующие.
Метод DID — это способ, позволяющий вызывающей стороне, находящейся вне мини-АТС, достичь абонента, набрав код доступа и номер расширения.
Интеграция голоса и данных. Организации, для которых оправданы затраты на линию TI к удаленной мини-АТС, голос и данные могут интегрировать на уровне оборудования с помощью выделения некоторых каналов линии Т1 для голоса и данных.
Автоматическое распределение вызовов. Данная функция позволяет мини-АТС направлять входящие вызовы на целую группу расширений или дополнительных устройств.
Маршрутизация по минимальной стоимости (least-cost routing — LCR). Данная функция позволяет системе определить самый дешевый маршрут для вызова и набирает цифры для установления соединения. Часто такая возможность называется также автоматическим выбором маршрута (automatic route selection — ARS).
Подробная запись вызова (call detail recording) предоставляет эквивалент подробного отчета о междугородных переговорах для пользователей мини-АТС. Также называется подробной записью сообщений станции (station message detail recording — SMDR)
Передача питания в случае отказа. Данная функция подсоединяет магистральные каналы телефонной станции к стандартным телефонам DTMF и предоставляет эффективный способ получения некоторого минимума услуг в случае отказа питания станции.
Приложения для мини-АТС
Есть несколько различных категорий приложений, которые производители миниАТС могут включить в комплект поставки устройства или добавить позже. Такие при-
ложения обеспечивают дополнительные службы и делают мини-АТС все более эффективным средством повышения производительности. Среди приложений можно выделить автоматизированный дежурный, автоматический распределитель, интерактивный голосовой ответ, голосовую почту и объединение компьютера и телефона.
Автоматизированный дежурный
Традиционной функцией дежурного является ответ на входящие звонки. Автоматический дежурный выполняет те же функции, однако отвечает на звонки автоматически, используя специальные функции дежурного. Автоматический дежурный обрабатывает вызов, направляя его на мини-АТС, которая использует стандартные голосовые ответы (подробно об этом — ниже, в разделе “Интерактивный голосовой отклик") для передачи вызова на голосовую почту, факсимильный сервер, или на иное автоматизированное устройство, или, обычно в качестве крайней меры, дежурному (сотруднику-оператору).
Автоматический дежурный отвечает звонящему заранее заготовленными цифровыми записями и позволяет ему самому выбрать какое-либо расширение посредством передачи соответствующего тона (нажатия клавиш) в ответ на голосовую подсказку. Автоматический дежурный способен заменить дежурного сотрудника, уменьшая тем самым управленческие расходы.
Множество программных служб из автоматических дежурных позволяет выполнять набор тона вводом всего одной цифры. Звоняший нажимает одну из клавиш, обычно предлагаемых в голосовом меню, для выхода на заранее выбранный телефон, группу телефонов или голосовой почтовый ящик.
Автоматическое распределение вызовов
Обычно автоматическое распределение вызовов (ACD) является одной из функций мини-АТС, хотя, как минимум в одном случае, она представляет собой специальный тип мини-АТС. Данная функция обычно используется в так называемом “центре обработки вызовов”.
От обычной мини-АТС служба ACD отличается следующими особенностями.
Вызовы обрабатываются операторами в том порядке, в каком их принимает мини-АТС.
С помощью службы ACD можно получить статистические данные, которые предоставляют информацию об уровне обслуживания потребителей и производительности людей, отвечающих на вызовы.
Небольшие группы людей работают с большим количеством магистральных каналов при условии, что звонящие согласны немного подождать до “следующего свободного оператора".
Системы ACD, как правило, предлагают внутреннюю маршрутизацию вызовов. Входные вызовы могут быть направлены в группу, а затем к конкретном агенту такой группы.
Интерактивный голосовой отклик
Термин интерактивный голосовой отклик (IVR) относится к использованию тоновых телефонов для запроса информации из компьютерной базы данных. Частоты DTMF конвертируются в цифровые сигналы, понятные компьютеру. В областях, где технология DTMF еше не получила широкого распространения, или в ситуациях, когда предприятия хотят обеспечить легкий доступ для людей с физическими недостатками, также широко используются системы распознавания голоса 1VR. Цифровые сигналы, исходящие от компьютера, в свою очередь преобразуются в голосовые сообщения, которые сообщают требуемую информацию.
Голосовая почта
Система голосовой почты позволяет пользователям оставить голосовое сообщение для абонента, если он принимает другой телефонный вызов или отсутствует. Система голосовой почты может входить в комплект поставки мини-АТС или представлять собой отдельную физическую подсистему.
Абоненты могут воспроизводить, редактировать или перенаправлять сообщения в один или более голосовых почтовых ящиков компании. Как правило, для голосовой почты сотрудники имеют свои личные почтовые ящики.
Системы голосовой почты оказываются весьма полезными как для предприятий, так и для индивидуальных пользователей, поскольку позволяют улучшить средства коммуникации, решают проблему несовпадения временных поясов и рабочего времени, уменьшают количество обратных вызовов, улучшают содержание посланий и обеспечивают круглосуточные услуги.
Компьютерная телефония
Компьютерная телефония (CTI) позволяет внешнему компьютеру вступать в связь с мини-АТС и обеспечивает интеграцию данных и голоса для конечного пользователя. Базовыми компонентами системы CTI являются мини-АТС и сервер базы данных.
CTI. Системы CTI часто добавляются для расширения набора выполняемых функций.
Типичная установка CTI включает голосовую подсистему (PBX/ACD) и подсистему данных (сервер CTI).
Приложения CTI в настоящее время используются для повышения производительности, увеличения возможностей системной коммутации и для устройств вертикального рынка телекоммуникаций.
Ниже описано использование приложений CTI.
Приложения для повышения эффективности работы офиса включают передачу голосовых сообщений и корпоративный доступ к сети, а также интегрированную голосовую и электронную почту.
Увеличение возможностей коммутации: усовершенствованное автоматическое распределение вызовов, активизация и дезактивация вызовов, тестирование работы сети.
Устройства вертикального рынка включают центры обработки вызовов потребителей, распродажу по каталогам и телемаркетинг.
Резюме '
В настояшей главе были описаны базовые функции мини-АТС, ее место в сети коммуникаций предприятия и ее интеграция с телефонной сетью (PSTN), а также сети частных выделенных линий, сети промежуточных мини-АТС и частные виртуальные сети.
В этой главе описаны типичное оборудование мини-АТС и различные подходы к проектированию коммутирующей сети, включая сети с централизованным, распределенным, дисперсным и дополнительным управлением; рассмотрены базовая структура и проектирование монтажного шкафа мини-АТС, типичные функции мини-АТС, включая коммутацию, обработку потоков данных, а также передача служебных сигналов, пользовательские и системные приложения.
Контрольные вопросы
Чтобы проверить, насколько хорошо вы усвоили темы и понятия, описанные в данной главе, ответьте на предлагаемые ниже вопросы. Ответы на них приведены в приложении А “Ответы на контрольные вопросы”.
Каковы четыре основных различия между мини-АТС и клавишной системой?
Каковы главные компоненты телефонной сети (PSTN) на рынке США и кто их обеспечивает?
Каковы четыре типа проектирования сетей коммутации для мини-АТС?
Какие типы карт каналов обычно устанавливаются в мини-АТС и каковы их функции?
Как обрабатываются вызовы в час пик?
Для чего используется главный распределительный шкаф (MDF)?
Где происходит обработка вызовов в проекте “клиент/сервер”?
Какие функции выполняют карты линий в мини-АТС?
Какие пять типов служебных сигналов используются в сети телекоммуникаций?
Каково назначение задней панели мини-АТС?
В этой главе...
Рассмотрен состоящий из шести этапов процесс проектирования сети, первоначально предназначенной для передачи данных, в которой планируется передача голоса.
Описан процесс измерения потоков голосовых данных и выбор наилучшей технологии для передачи голоса (технологии VoFR, VoATM или VoIP).
Приведены требования к задержке и качеству голоса в сети передачи голосовых данных.
Описан процесс перепроектирования сети с использованием голосовых технологий корпорации Cisco на основе анализа сети, имеющейся у потребителя.
ГлаваГлава1313
Глава
Глава
13
13
Руководство по проектированию сетей
В данной главе описан процесс проектирования сети, состоящий из шести этапов, который поможет выполнить анализ существующего голосового оборудования, выдвинуть требования и задачи для создаваемой сети, оценить имеющиеся в наличии технологии и сформулировать технический проект сети с использованием голосового оборудования Cisco, такого как маршрутизаторы серий 2600 и 3600, а также устройств доступа МС3810.
В текущей главе описаны все основные элементы, необходимые для соединения филиалов и региональных офисов с помощью голосовых технологий по сетям передачи данных Frame Relay (VoFR), ATM (VoATM) и IP (VoIP). Этапы процесса проектирования описывают то, как следует выбрать программные продукты и аппаратное обеспечение в соответствии с существующими потребностями и соображениями экономии средств. Настоящая глава заканчивается тремя учебными примерами, в которых вышеназванный процесс рассмотрен в свете интеграции сетей и ее преимуществ.
Сравнение голосовых и интегрированных сетей передачи голоса и данных
Сугубо голосовые сети и интегрированные сети передачи голоса и данных имеют много общих черт, таких как служебные сигналы, адресация, маршрутизация и экономическая эффективность. Голосовые сети и сети данных имеют много общих функций и сходных черт. Имеется одна характеристика сети, которая существует в обоих типах сетей, но является очень важной только в голосовых сетях — задержка. Задержка играет определенную роль и в сетях данных, но в значительно меньшей степени. В сетях данных пользователи также иногда жалуются на задержку, однако работа с периодической задержкой в таких сетях является привычным явлением. В голосовой сети задержка является недопустимой; если она становится слишком большой, то разговор становится практически невозможным из-за пауз, наличия эха или прерыва-
ния произносимых слов. Проблема интеграции голоса и данных состоит в нахождении необходимого баланса между экономической эффективностью и качеством обслуживания, что в данном случае означает важность контроля задержки.
Экономический выигрыш в интегрированной сети теряет всякий смысл, если он получен за счет качества передачи голоса. Ресурсы, совместно используемые голосом и данными, должны быть правильно сконфигурированы, чтобы удовлетворить наиболее важные требования, которые предъявляются обоими типами потоков данных.
Не все потоки голосовых данных чувствительны к задержке; например, факсимильные данные, голосовая почта и потоки данных от модемов не требуют обработки в реальном времени. Само по себе добавление передачи факс-данных и данных от модемов к сети обычных данных может послужить оправданием для создания сети передачи голоса по сети обычных данных.
В традиционной голосовой сети задержка не является крупной проблемой, но признается фактором, влияющим на качество голоса. Наибольшую часть обшей задержки составляет задержка распространения, которая представляет собой период времени, требуемый для того, чтобы электрический сигнал, переносящий голосовые данные, прошел требуемое расстояние по физической среде сети; если такое расстояние невелико, то задержкой распространения можно пренебречь. Например, телефонный разговор между Мюнхеном и Франкфуртом имеет задержку в 1 мс, а разговор между Мюнхеном и Лос-Анджелесом имеет гораздо большую задержку — 32 мс. Однако в сети, интегрирующей голос и данные, задержку могут вызвать и заданные приоритеты передачи данных. Добавление оборудования для упаковки голосовых данных в пакеты и задержка, внутренне присущая пакетной сети, делают задержку управления критическим фактором при объединении голосовых сетей с сетями обычных данных.
Современные сети для голоса и данных используют служебные сигналы, адресацию и маршрутизацию для установления соединения между конечными пользователями. При этом голосовые сети были спроектированы с целью ограничения задержки и ее вариации, в то время как передача потоков обычных данных была спроектирована для обеспечения максимальной пропускной способности, поскольку обычные данные не являются столь чувствительными к задержке, как голосовые. Две различные проблемы — уменьшение задержки и уменьшение вариации задержки (нарушения синхронизации) — могут быть решены в интегрированной сети голоса и данных, поскольку чувствительные и не чувствительные к задержке данные смешиваются в одной и той же инфраструктуре.
Процесс проектирования сети
Процесс проектирования сети состоит из шести этапов.
Этап 1. Ревизия существующей сети.
Этап 2. Постановка целей проектирования сети.
Этап 3. Анализ технологий и служб.
Этап 4. Выбор принципиальных технологических решений.
Этап 5. Планирование пропускной способности сети.
Этап 6. Анализ финансовых затрат.
В следующих разделах все перечисленные этапы описаны более подробно.
Этап 1: ревизия существующей сети
Первым шагом при проектировании сети является анализ того оборудования и программного обеспечения, которое уже используется. При создании новой сети важно знать средства, используемые существующей инфраструктурой для передачи голоса и данных. Данный этап помогает определить план интегрирования двух сетей и сформулировать требования к будущему проекту.
При анализе существующей сети необходимо выполнить следующие действия.
Рассмотреть существующее оборудование, оценить его возможности и затраты на его эксплуатацию.
Оценить стоимость имеющегося оборудования и выяснить, сможет ли существующая сеть удовлетворить необходимые требования для передачи голоса и данных одновременно.
Определить задачи, которые потребуется решать в будущей сети, и оценить их влияние на сеть.
Определить качество обслуживания как для голоса, так и для данных и принять решение о том, требуется ли его улучшение.
Выполнить анализ потоков данных в существующей сети и определить, могут ли быть деактивизированы какие либо каналы, или, наоборот, для интегрирования голоса и данных их число необходимо увеличить. Этот анализ должен также включать определение типа имеющихся потоков данных и оценку используемой ими полосы пропускания.
После сбора перечисленной выше информации можно сделать общую оценку характера работы сети передачи голоса и данных и используемого оборудования, а также определить будущие потребности сети для голоса и данных. После проведения анализа специалист может составить общее представление о существующей сети и определить требования к ней.
Этап 2: определение задач, выполняемых в сети
После анализа существующей сети необходимо определить назначение будущей интегрированной сети, который включает такие действия.
Определение доминантного типа потоков данных, который будет передаваться по интегрированной сети. Также следует рассмотреть вопрос о том, насколько тесно будут связаны между собой функции голосовых и обычных данных. Такая оценка помогает выбрать соответствующие технологии.
Определение необходимых параметров качества голоса, которое позволит спроектировать сеть, в которой задержка и уровень сжатия будут удовлетворять предъявляемым требованиям.
Определение уровня эффективности интегрированной сети. В частности, необходимо ответить на вопрос, допустимо ли добавление голоса к существующей сети данных, которое вызовет некоторое уменьшение эффективности при передаче обычных данных. Если такое ухудшение недопустимо, то сеть обычных данных требует модернизации.
Определение требования к срокам возвращения инвестиций или срока окупаемости, которые должны быть удовлетворены. Данный анализ позволит дать ответ на вопрос — достаточна ли экономия, получаемая за счет интеграции сетей голоса и данных, для компенсации затрат на новое оборудование и уменьшения общих затрат на эксплуатацию сети, повышения производительности и увеличения прибыли.
Цели проекта наряду с анализом существующей сети становятся основой проекта интеграции. После занесения в документацию всех требований к проектируемой сети полезно составить документ, в котором описаны текущее состояние сети и планы интеграции. Документ может быть сделан в разных форматах, в том числе в виде набора предложений по проекту. Формат в данном случае не является критически важным — наиболее важными факторами являются общая картина осуществляемого проекта и основы создания будущей сети.
Этап 3: анализ технологий и служб
После рассмотрения задач, которые будут решены с помощью сети, следующим важным шагом является оценка возможных технологий и служб, а также выбор моделей и технологий, которые наиболее полно соответствуют поставленным целям. Объединение сетей голоса и данных первоначально должно включать сравнительную оценку технологий VoFR, VoATM и VoIP, подобную той, которая была описана в предыдущих главах.
Возможными альтернативными вариантами технологий являются перечисленные ниже методы передачи.
Технология Frame Relay. Протоколы FRF.il/FRF.12 обладают средствами поддержки голоса в открытой сети Frame Relay. Данная технология является недорогой и широко распространена во многих странах мира.
Технология ATM. Представляет собой технологию, ориентированную на установление соединения. Она была предназначена для обработки чувствительных ко времени потоков данных, таких как, например, голос. Ее служебные сигналы, адресация и маршрутизация позволяют создать сеть, которая основана на трансляционной модели. В частности, весьма надежной является функция маршрутизации, что позволяет пользователям устанавливать соединения, учитывающие требовании к задержке и ее вариации.
Протоколы 1Р. Представляют собой технологию, в которой соединения не устанавливаются. Последние разработки в сфере установки приоритетов, резервирования ресурсов и фрагментации пакетов являются относительно удачными. Технологии 1Р, подобно методам ATM, имеют надежные протоколы передачи служебных сигналов, адресацию и маршрутизацию, которые делают возможной реализацию модели трансляции. Наиболее убедительным аргументом в пользу 1Р является возможность интеграции с современными приложениями данных и мультимедиа. Технологии передачи трафика VoIP через сеть Frame Relay и VoIP — через сеть ATM также являются приемлемыми альтернативами, которые обеспечивают совместную работу с требуемыми приложениями, а также дают существенный выигрыш в современных технологиях распределенных сетей.
Выбор технологии зависит от многих факторов, включая стоимость, доступность и учет целей, определенных на 2-м этапе проектирования. При выборе технологии необходимо также принять во внимание возможный рост сети.
Этап 4: выбор принципиальных технологических решений
На 4-м этапе процесса проектирования сети необходимо проанализировать факторы, которые могут повлиять на качество голоса и определить основные направления проекта. При проектировании интегрированной сети передачи голоса и данных следует рассмотреть основные элементы, которые перечислены ниже.
Требования к аппаратному и программному обеспечению.
Методы вычисления общей задержки.
Основные технологические направления:
поиск необходимого баланса между качеством голоса, задержкой и шириной полосы пропускания;
определение максимально допустимой задержки и ее вариации;
вычисление задержки для выбранной модели;
выбор способа, который позволяет избежать транзитных (или неоднократных) преобразований голосовых данных.
При анализе перечисленных выше требований необходимо установить приемлемый уровень качества голоса. Двумя основными сетевыми характеристиками, которые влияют на качество голоса, являются задержка и ее вариация (последняя иногда называется нарушением синхронизации).
Потенциально задержка может ухудшить качество голоса в двух аспектах, которые приведены ниже.
Длительная задержка в разговоре может вынудить получателя начать говорить до того, как отправитель закончил фрагмент разговора. Задержка обостряет проблему эха, которое представляет собой отражение первоначального сигнала в направлении отправителя. При малой задержке эхо практически неощутимо, однако когда задержка становится слишком большой, оно становится заметным и отвлекает от предмета разговора.
Нарушение синхронизации вызывает появление перерывов в речи, которые делают ее невнятной. На качество голоса также влияет качество линий.
В следующих разделах будут рассмотрены методы установления приемлемого качества голоса, а также методы оценки ожидаемой задержки при планировании сети. Методы кодирования и сжатия представляют собой первичные факторы, которые влияют на качество голоса. После будет рассмотрена средняя экспертная оценка (mean opinion score — MOS) качества и выполнен анализ различных компонентов задержки.
Кодирование и сжатие
Под кодированием понимается процесс преобразования аналогового голосового сигнала в цифровое представление. Импульсно-кодовая модуляция (РСМ) представляет собой стандартный метод кодировки для представления голоса как битового потока со скоростью 64 Кбит/с.
Сжатие представляет собой метод уменьшения количества цифровой информации по сравнению с традиционным значением 64 Кбит/с. Достижения технологии значительно увеличили качество сжатых голосовых данных и привели к созданию целого
ряда новых алгоритмов сжатия. По мере работы с технологиями кодирования и сжатия необходимо понять, что многочисленные преобразования из аналогового вида в цифровой или изменение схем сжатия негативно влияют на качество первоначального голосового сигнала. При работе со сжатием голосовых данных необходимо “примирить” два противоречивых требования: уровень качества голоса и величину сэкономленной полосы пропускания. Использование сжатия голоса и, следовательно, оптимизация полосы пропускания могут привести к значительной экономии средств.
РСМ представляет собой наиболее общий и доступный способ кодирования голоса. Кодирование РСМ работает на скорости 64 Кбит/с, не обеспечивает сжатия и, следовательно, экономии полосы пропускания по сравнению с традиционным голосовым каналом. Данный метод является эталоном для различных схем сжатия голоса.
Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ADPCM) обеспечивает различные уровни сжатия голоса. Разница в качестве между ADPCM 32 Кбит/с и РСМ 64 Кбит/с фактически неощутима. По мере увеличения степени сжатия качество голоса несколько ухудшается. В зависимости от структуры потока экономия обычно составляет 25% для ADPCM 32 Кбит/с, 30% — для ADPCM 24 Кбит/с и 35% — для ADPCM 16 Кбит/с.
Алгоритмы кодового сжатия с линейным предсказанием с низкой задержкой (low delay code-excited linear-predictive algorithms — LD-CELP) моделируют голос человека. В зависимости от типа потока данных экономия обычно составляет 35% для LD- CELP 16 Кбит/с.
Сопряженный структурный алгебраический код с возбужденным линейным предсказанием (conjugate structure-algebraic code-excited linear-predictive algorithm — CS- ACELP) обеспечивает восьмикратную экономию полосы пропускания по сравнению с методом РСМ и четырехкратную — по сравнению с кодированием ADPCM 32 Кбит/с. Метод CS-ACELP представляет собой недавно разработанный алгоритм, смоделированный на основе голоса человека. Он обеспечивает качество, сравнимое с алгоритмами LD-CELP и ADPCM 24 Кбит/с. В зависимости от типа потока данных экономия обычно составляет 40% для CS-ACELP 8 Кбит/с.
Средняя экспертная оценка
Средняя экспертная оценка (mean opinion score — MOS) представляет собой широко используемую субъективную оценку качества голоса. Как показано в табл. 13.1, оценки 4 и 5 расцениваются как междугородное качество, 3 и 4 — как среднее качество, а оценки ниже 3 — как синтетическое качество.
j Таблица 13.1. Оценки MOS
Искажение качества
Уровень
Качество
5
Отличное
Незаметное
4
Хорошее
Ощутимое, но не раздражающее
3
Удовлетворительное
Ощутимое и слегка раздражающее
2
Неудовлетворительное
Раздражающее, но приемлемое
1
Плохое
Весьма раздражающее, неприемлемое
В табл. 13.2 показаны оценки MOS для различных алгоритмов сжатия, в частности для ADPCM и CS-ACELP. Такие высокие MOS-оценки являются результатом улучшений, внесенных в алгоритм, а также значительного повышения мощности процессоров DSP.
( Таблица 13.2. Оценки MOS для различных алгоритмов сжатия;
Сжатие
Оценка MOS
Задержка (мс)
Метод PCM (G.711)
4,1
0,75
Метод 32 Кбит/с ADPCM (G.726)
3,85
1
Метод 16 Кбит/с ADPCM CELP (G.728)
3,61
3-5
Метод 8 Кбит/с CS-ACELP (G.729)
3,9
10
Метод 8-Кбит/с CS-ACELP (G.729a)
3,72
10
Интеграция голосовых сетей и сетей данных может быть осуществлена с сохранением высокого качества голоса. При этом надо обратить внимание на соотношение между шириной полосы пропускания и величиной задержки. При проектировании сетей изменение полосы пропускания и увеличение задержки должны быть сбалансированы для обеспечения общего качества голоса.
На рис. 13.1 показан альтернативный метод отображения тенденций развития качества голосовых данных, который отражает ситуацию начиная с 1995 года. С этого времени оценки MOS для гибридных кодировщиков выросли на 0,2 пункта в связи с технологическими усовершенствованиями.
Рис. 13.1. Графики оценки качества голоса
В табл. 13.3 обобщены рекомендации ITU для голосовой задержки. Из нее видно, что задержка ниже 150 мс в большинстве приложений рассматривается как приемлемая. Задержки от 150 до 400 мс также приемлемы (согласно современным требованиям к передаче голоса).
(Таблица 13.3. Рекомендации организации ITU для задержки при передаче ^голосовых данных■
Односторонняя задержка (мс)
Описание
0-150
Приемлема для большинства пользовательских приложений
150-400
Приемлема при условии, что администраторы осведомлены о влиянии времени передачи на качество звучания в пользовательских приложениях
400+
Неприемлема для общих планируемых сетевых задач. Однако данное ограничение может быть превышено в исключительных случаях
Например, задержка в 200 мс во время разговора между Чикаго и Нью-Йорком является неприемлемой, если принять во внимание обычную практику телефонных разговоров пользователей по открытым телефонным сетям. Однако задержка в 200 мс при разговоре между Чикаго и Сингапуром будет, вероятно, приемлемой для современных условий. Кроме того, достаточно большая величина задержки может оказаться приемлемой, если она сопровождается достаточно значительной экономией средств.
Компоненты общей задержки
Задержка в голосовых сетях состоит из многих компонентов. При проектировании сети необходимо принять во внимание все ее составляющие. Возможны ситуации, когда ни один из компонентов в отдельности не создает серьезной проблемы, однако их комбинация вызывает значительную задержку в сети. Составные части задержки включают постоянные задержки и переменные компоненты задержки. Если величина их известна, то может быть вычислена общая задержка в сети и выполнена оценка ее влияния на голосовые потоки.
Постоянные компоненты задержки
Как показано на рис. 13.2, три компонента задержки — задержка распространения, задержка преобразования в последовательную форму и задержка обработки — являются по природе своей фиксированными и незначительно увеличивают вариацию задержки.
► Задержка распространения
^ Задержка преобразования в последовательную форму
| | Задержка обработки
Рис. 13.2. Фиксированные компоненты задержки
Задержка распространения возникает вследствие перемещения пакета между двумя точками. Задержка распространения определяется общим расстоянием между отправителем и получателем. В качестве расчетной величины для задержки распространения можно принять значение 6 микросекунд на 1 километр. Например, если узлы находятся на расстоянии 1000 км друг от друга, то задержка распространения составит 0,006 секунды.
Задержка преобразования в последовательную форму включает процесс размещения битов в канале. Чем больше скорость канала, тем меньше времени требуется для того, чтобы разместить в нем биты; следовательно, чем выше скорость, тем меньше последовательная задержка. Например, для размещения одного байта в канале 64 Кбит/с требуется 125 мкс. Тот же самый байт, размещенный в канале ОС-3, потребует половины микросекунды.
Задержка обработки может быть подразделена на части, которые описаны ниже.
Задержка кодирования, сжатия, декомпрессии и раскодирования зависит от используемого алгоритма. Необходимо отметить, что перечисленные функции могут быть выполнены как с помощью аппаратного обеспечения, так и программного обеспечения. Специализированное аппаратное обеспечение, такое как процессоры DSP, значительно улучшает качество и уменьшает задержку, связанную с различными схемами сжатия голоса. Современные программные продукты для передачи голоса в сети Internet, использующие сжатие на основе программного обеспечения, не следует путать с технологиями VoIP.
Задержка, связанная с созданием пакетов, вызывается промежуточным хранением цифровых выборок голоса для размещения в полезной нагрузке канала до тех пор, пока не будет собрано достаточное их количество для заполнения пакета или ячейки.
Переменные компоненты задержки
Компоненты задержки, показанные на рис. 13.3 (задержка, связанная с постановкой в очередь, и задержка буфера восстановления синхронизации), по своей природе являются переменными и вызывают большую вариацию задержки, чем фиксированные компоненты задержки; вместе с тем данными видами задержки легче управлять.
Задержка установки в очередь в устройстве представляет собой одну из форм задержки обработкиЗадержка установки в очередь в устройстве представляет собой одну из форм задержки обработкивосстановления синхронизациивосстановления синхронизацииРис. 13.3. Переменные компоненты задержкиРис. 13.3. Переменные компоненты задержки
Задержка установки в очередь в устройстве представляет собой одну из форм задержки обработки
Задержка установки в очередь в устройстве представляет собой одну из форм задержки обработки
восстановления синхронизации
восстановления синхронизации
Рис. 13.3. Переменные компоненты задержки
Рис. 13.3. Переменные компоненты задержки
Задержка, связанная с постановкой пакета в очередь, имеет место в том случае, когда пакет ожидает, пока другие пакеты в магистральном канале будут обслужены. Время ожидания статистически базируется на скорости поступления потока данных; соответственно, чем больше данных поступает, тем более вероятно, что возникнет конкуренция потоков в магистральном канале. Величина такой задержки также зависит от размера и приоритета обрабатываемых в настоящее время пакетов.
Буферы восстановления синхронизации используются на принимающем конце линии для сглаживания вариаций задержки и обеспечения времени для раскодирования и декомпрессии потока. Они также помогают сглаживать в начале разговора первые звуки при воспроизведении голосового потока. Если таких буферов установлено недостаточно или они имеют недостаточную емкость, то могут возникать такие проблемы, как переполнение сети и потеря данных. Установка слишком большого их количества вызывает излишнюю задержку. Фактически буфер восстановления синхронизации уменьшает или устраняет вариацию задержки, преобразовывая ее в фиксированную задержку.
Методы вычисления задержки
После того как установлены постоянные и переменные компоненты задержки, можно вычислить общую задержку в сети. Общая задержка в сети представляет собой задержку, которая может возникнуть в планируемой сети и вместе с тем удовлетворяет требованиям, предъявляемым к качеству голоса.
На рис. 13.4 показан пример сети и вычисление общей задержки. В данном примере предполагается, что общая задержка составляет 200 мс и используется частная сеть Frame Relay, работающая по выделенным линиям. При использовании открытых служб, таких как телефонная служба Frame Relay, следует обратиться к провайдеру службы и выяснить гарантируемую им задержку, чтобы впоследствии использовать такое значение при расчете общей задержки в сети.
Задержка Задержка
кодировщика установкиБуфер восстановления
25 мс в очередь 6 мссинхронизации 50 мс
Задержка преобразования 3 мс
Рис. 13.4. Пример расчета общей задержки
В настоящем примере фреймы протокола Frame Relay заполняются 10-байтовыми выборками. Задержка кодировщика при голосовом сжатии стандарта G.729 состоит из первоначальных 5 мс плюс 20 мс для двух 10-байтовых фреймов. Ниже перечислены все виды задержки.
Задержка при создании пакетов представляет собой скорость, с которой заполняется пакет; такая скорость обычно определяется скоростью создания голосовых выборок. Стандартная передача голоса происходит на скорости 64 Кбит/с, или один байт каждые 125 микросекунд. Задержка передачи включается в задержку кодировщика.
Задержка при установке в очередь является переменной и возникает в периоды переполнения; в канале 64 Кбит/с она равна 3 мс для 20-байтового пакета, уже находящегося в очереди. Два использованных голосовых пакета, находящихся в очереди, вызывают общую задержку очередности, равную 6 мс. Однако следует
учесть, что величина данной задержки может меняться и накапливаться в соответствии с количеством устройств в сети.
Последовательная задержка (или задержка преобразования в последовательную форму) представляет собой время, которое требуется для размещения пакета в магистральном канале со скоростью 64 Кбит/с.
Как уже упоминалось выше, задержка распространения в частной линии 64 Кбит/с от Лос-Анджелеса до Мюнхена составляет 32 мс.
Как правило, буфер восстановления синхронизации устанавливается на двукратную задержку кодировщика для декодирования и декомпрессии аналогично любой другой переменной задержке в сети. При увеличении задержки восстановления синхронизации вероятность вариации задержки уменьшается. В данном случае переменная задержка составляет только 6 мс, однако открытые пакетные сети, такие как Frame Relay или Internet, могут иметь значительно большую переменную задержку. По этой причине желательно иметь возможность изменять размер буфера восстановления синхронизации.
Складывая все полученные выше значения, как показано в табл. 13.4, мы получим 110 мс фиксированной задержки, которая вполне соответствует требованиям к задержке, устанавливаемым 1TU, и требованию к данному проекту — 200 мс.
; Таблица 13.4. Пример расчета задержки для сети Frame Relay
Компонент
Постоянная задержка (мс)
Переменная задержка (мс)
Задержка кодировщика G.729 (5 мс прогнозируемой задержки)
5
Задержка кодировщика G.729 (10 мс на выборку)
20
Задержка очереди в магистрали 64 Кбит/с
6
Задержка преобразования в последовательную форму в магистрали 64 Кбит/с
3
Задержка распространения (частные линии)
32
Буфер восстановления синхронизации
50
Итого
110
На рис. 13.5 показано, как задержка влияет на коммутацию голосовых вызовов через промежуточную мини-АТС центрального узла. Данная сеть представляет собой пример сети Frame Relay, работающей по выделенным линиям. Скорость канала от узла А к узлу В составляет 64 Кбит/с. Канал от узла В до узла С представляет собой линию El. Первый переход представляет собой удвоенный вариант перехода, показанного на рис. 13.4. Таким образом, общая величина задержки 1 составляет 110 мс.
В табл. 13.5 показана задержка 2, возникающая при движении пакетов между узлами В и С. Данную задержку следует добавить к задержке 1 для получения общей задержки вызова.
Узел АУзел В
Рис. 13.5. Задержка на промежуточной мини-АТС
, Таблица 13.5. Пример расчета задержки 2 для сети Frame Relay КомпонентПостоянная Переменная
задержка (мс) задержка (мс)
Задержка кодировщика (G.729)
25
Задержка преобразования пакетов (включается в задержку
кодировщика)
Задержка очереди в магистрали 2 Мбит/с
0,2
Задержка преобразования в последовательную форму для
0,1
магистрали 2 Мбит/с
Задержка распространения (частные линии)
5
Буфер восстановления синхронизации
50
Итого по задержке 2
80
Итого по задержке 1
110
Общая задержка
190
Отметим, что задержка 2 рассчитывается так же, как и задержка I, и ее величина составляет 80 мс. Задержка 2 меньше, чем задержка I, поскольку расстояние между узлами В и С меньше, чем между узлами А и В, а также потому, что скорость частной линии составляет 2 Мбит/с по сравнению с 64 Кбит/с в первом примере.
Общая величина задержки для двух переходов составляет 190 мс, что относится к категории “приемлемо при условии, что администраторы осведомлены об отрицательных эффектах такой задержки’’, как указано в табл. 13.3, и удовлетворяет запланированной задержке в 200 мс.
На рис. 13.4 и 13.5 показано влияние использования промежуточной мини-АТС в узле В. В данном случае голосовые данные расщепляются или раскодируются в промежуточной мини-АТС. Если бы существовала возможность коммутировать голос без необходимости разделять его на части в промежуточной станции, то общая задержка была бы меньшей. Без расщепления голоса общая задержка была бы снижена на 75 мс, что уменьшило бы общую задержку до 115 мс. (Отметим, что задержка, связанная с использованием промежуточной мини-АТС, сама по себе не была включена в проведенную оценку. Такая задержка варьируется в зависимости от марки оборудования и была бы частью обшей задержки в традиционной голосовой сети.)
Как и во всех других проектах, разработчику сети необходимо найти компромисс между качеством и стоимостью. Учитывая значительное улучшение качества голоса при использовании современных схем сжатия, компромисс достигается значительно легче, чем прежде.
Этап 5: планирование пропускной способности сети
Данный этап процесса проектирования включает планирование пропускной способности для интегрированной сети голоса и данных. Сначала необходимо определить каналы, которые будут необходимы для соединения узлов сети. Подготовка каналов к работе означает установку определенного количества магистральных каналов от мини-АТС к интегрированной сети голоса и данных. Данная работа выполняется на основании анализа требований к сети, определенных на предыдущих этапах. После установления требуемого количества каналов необходимо определить требуемую полосу пропускания сети.
Точное число требуемых магистральных каналов мини-АТС или клавишной системы определяется тремя параметрами:
объемом потоков данных и характеристиками потока;
избранной степенью качества обслуживания (или фактором блокировки соединений);
задачами, для которых предназначена сеть.
Некоторые организации, вероятно, захотят просто переместить определенные каналы существующей сети в интегрированную сеть. Другие воспользуются открывшейся возможностью для того, чтобы обновить свою инженерную информацию и исследовать поток данных в сети. Оба подхода вполне целесообразны и для профессионалов, работающих с голосовыми данными, хорошо знакомы.
Использование транспортной модели или модели преобразования может оказать влияние на количество каналов передачи потоков, имитируемых в сети. Транспортная модель сети соответствует виртуальному соединению абонентской линии на основе подхода “один к одному". С точки зрения инженера, работающего с голосом, в обшей структуре сети ничего не меняется. Однако модель преобразования использует сеть для имитации промежуточной мини-АТС, тем самым потенциально уменьшая количество требуемых магистральных каналов.
Инженер, управляющий голосовыми данными в сети, направляет вызовы в конкретные группы каналов, в которых одна группа может представлять собой сеть интегрированной передачи голоса и данных. Один инженер может избрать использование сети в качестве замены промежуточной станции, другой — в качестве группы каналов.
Требуемая полоса пропускания может быть вычислена на основе проекта сети и требуемого количества магистральных каналов между отдельными участками. При вычислении ширины полосы пропускания необходимо принимать во внимание сжатие, служебные сообщения и степень использования полосы пропускания. Каждый из таких элементов может меняться в зависимости от технологии, избранной для передачи голоса по сети данных.
Перед принятием решения также необходимо рассчитать матрицу задержек между отдельными точками сети и убедиться, что рассчитанная задержка удовлетворяет предъявляемым требованиям. Если это не так, то требуется изменить ширину полосы пропускания или избрать другую технологию передачи голоса по сети данных. Например, если для передачи голосовых данных используется такая технология, как IP, но задержки, вызываемые промежуточными устройствами, слишком велики, то, вероятно, следует избрать технологию ATM или Frame Relay, которая обеспечивает постоянные виртуальные каналы (PVC) для передачи данных и требует меньшей обработки в процессе перемещения данных.
Этап 6: анализ финансовых затрат
После выполнения первых пяти этапов необходимо определить, оправдывают ли получаемые преимущества средства, затраченные на перестройку сети. После проведения некоторых других частей финансового анализа можно сделать вывод об окупаемости финансовых вложений в модернизацию сети.
Для определения экономической целесообразности модернизации необходимо оценить текущие расходы на каналы данных и канты голоса, затраты на оборудование и затраты на его эксплуатацию. Далее необходимо сравнить полученные затраты с теми, которые будут иметь место после создания единых каналов ия голоса и для данных с учетом затрат на приобретение нового оборудования и экономии при эксплуатации. Как правило, стоимость нового оборудования достаточно велика, однако экономия, полученная в результате таких затрат за время существования проекта, должна превосходить величину средств, затраченных на приобретение оборудования. Данный фактор является наиболее важной составляющей при определении того, стоит ли интегрировать сети данных и сети голоса, и вопрос, связанный с ним, должен быть рассмотрен очень тщательно. При рассмотрении примеров проектирования сетей в последующих разделах будет показано, как выполняется подобный анализ.
Примеры сетевого проектирования
В следующем разделе описываются три примера проектирования сети и с их помощью иллюстрируются концепции, которые освещались в текущей главе. На основе использования трех различных технологий (Frame Relay, ATM и IP), стандартных принципов голосовой инженерии, существующих расценок на междугородные переговоры в телефонной сети (PSTN), стоимости реализации сети VPN и затрат на частную линию или на обслуживание инфраструктуры Frame Relay будут показаны финансовые преимущества различных решений. Во всех трех случаях объем потоков, их структура и принимаемые начальные условия были выбраны постоянными. При переходе от одного случая к другому изменяются лишь региональные цены за пользование телефонной сетью, сетью Frame Relay и расценки аренды частных линий.
В каждом случае рассматривается главный офис с несколькими филиалами. Рассмотренные выше шесть этапов проектирования использовались для иллюстрации способов интеграции голосовых и обычных данных.
В рассматриваемых ниже случаях сети обладают избыточными возможностями и имеют большую полосу пропускания, чем требуется. Избыточные возможности предполагаются для того, чтобы показать, что добавляемые голосовые потоки не будут негативно влиять на потоки данных. Фактически при условии, что голосовые и обычные данные имеют час пик в разное время суток, сеть обычных данных, вероятно, будет функционировать лучше при наличии дополнительной полосы пропускания, необходимой для интеграции голоса.
Пример 1: крупное предприятие
Рассматриваемое предприятие состоит из штаб-квартиры и пяти филиалов, которые используют линии с пропускными способностями El, Т1 и кратные им выделенные каналы. Кроме того, предприятие имеет также две отдельные частные сети, основанные на технологии передачи TDM; одна из них используется для передачи данных, другая — для передачи голосовых потоков. Дополнительно было выдвинуто сравнительно ненавязчивое требование о проведении видеоконференций, которые осуществляются с использованием открытой сети ISDN со скоростью 384 Кбит/с.
Пример 1: ревизия имеющейся сети
В штаб-квартире работают примерно 30—50 сотрудников. В каждом из региональных офисов работают от 8 до 15 сотрудников. На рис. 13.6 показан проект существующей сети.
Рис. 13.6. Существующая сеть крупного предприятия
Пример 1: определение требований к сети
Цель предприятия — уменьшить затраты на сеть за счет слияния трех сетей с наибольшей возможной эффективностью и, вместе с тем, поддержать качество голоса. Руководству также хотелось бы уменьшить зависимость от промежуточной мини-АТС при коммутации голосовых вызовов. Уменьшение нагрузки на мини-АТС позволило бы избежать дополнительного цикла раскодирования/повторного сжатия, связанного с использованием мини-АТС, обеспечить большую степень сжатия голоса и в дальнейшем уменьшить затраты на полосу пропускания.
Пример 1: анализ технологий и служб
После рассмотрения различных альтернатив передачи голоса была выбрана сеть ATM, поскольку она наилучшим образом отвечает требованиям к пропускной способности, обеспечению видеоконференций и необходимости коммутации голоса в сети. Использование технологии ATM уменьшает зависимость компании от промежуточных мини-АТС.
Поддержка отдельных сетей, особенно если сети достаточно велики, влечет значительные затраты. В табл. 13.6 показаны затраты на голосовую сеть; при этом основное внимание уделено затратам на полосу пропускания.
i Таблица 13.6. Пример 1: конфигурация голосовой магистрали;
! и соответствующие ей затраты■•J
Отправитель
Получатель
Количество
Скорость
Ежемесячные расходы ($)
Лондон
Манчестер
1
FT768K
4,460
Париж
Лион
1
FT384K
6,516
Франкфурт
Кельн
1
F-1920
10,314
Франкфурт
Мюнхен
1
Е1
9,156
Милан
Рим
1
FT512K
13,338
Лондон
Франкфурт
1
Т1
40,452
Лондон
Филадельфия
1
Е1
47,950
Лондон
Торонто
1
FT512K
21,822
Лондон
Дублин
1
FT256K
8,276
Амстердам
Париж
1
FT512K
21,672
Амстердам
Цюрих
1
FT512K
17,179
Амстердам
Филадельфия
1
F-1984
48,581
Амстердам
Рим
1
FT768K
32,837
Амстердам
Манчестер
1
FT768K
22,374
Амстердам
Кельн
1
FT768K
19,228
Амстердам
Будапешт
1
FT512K
29,001
Амстердам
Осло
1
FT384K
12,573
Франкфурт
Милан
1
FT768K
30,967
Франкфурт
Копенгаген
1
FT384K
17,377
Франкфурт
Цюрих
1
FT384K
17,362
Отправитель
Получатель
Количество
Скорость
Ежемесячные расходы ($)
Франкфурт
Лион
1
FT512K
20,259
Копенгаген
Осло
1
FT256K
5,275
Филадельфия
Торонто
1
FT512K
8,829
Манчестер
Дублин
1
Е1
22,093
Будапешт
Мюнхен
1
FT768K
19,228
Итого
25
507,119
В табл. 13.7 приведены конфигурация магистрали данных
и ежемесячные расходы
на ее поддержание.
Таблица 13.7. Пример 1: конфигурация магистрали обычных данных:
и затраты
Отправитель
Получатель
Количество
Скорость
Ежемесячные расходы ($)
Кельн
Франкфурт
1
F-1920
10,314
Кельн
Мюнхен
1
F-1920
15,158
Париж
Лион
1
FT256K
4,117
Франкфурт
Мюнхен
1
Е1
9,156
Милан
Рим
1
FT256K
8,927
Амстердам
Филадельфия
1
F-1984
38,581
Амстердам
Лондон
1
FT512K
17,281
Амстердам
Копенгаген
1
FT256K
10,130
Амстердам
Цюрих
1
FT512K
17,179
Амстердам
Филадельфия
1
F-1984
48,581
Амстердам
Рим
1
FT256K
15,785
Амстердам
Манчестер
1
FT512K
17,281
Амстердам
Будапешт
1
FT512K
29,001
Амстердам
Осло
1
FT256K
8,867
Филадельфия
Торонто
1
Т1
12,277
Кельн
Париж
1
FT256K
12,269
Кельн
Цюрих
1
F-1920
41,382
Кельн
Лион
1
FT256K
12,269
Лондон
Дублин
1
FT256K
8,276
Милан
Мюнхен
1
FT256K
18,017
Копенгаген
Осло
1
FT256K
5,275
Филадельфия
Торонто
1
Т1
12,277
Манчестер
Дублин
1
Е1
22,093
Будапешт
Мюнхен
1
FT768K
19,228
Итого
24
413,721
Как видно из табл. 13.6 и 13.7, общие ежемесячные затраты на голосовую сеть и сеть данных составляют 920840 долларов.
Пример 1: анализ технологических направлений
При перестройке сети различные типы голосовых потоков могут быть объединены в одну остаточную инфраструктуру, основанную на коммутации ячеек ATM. На рис. 13.7 показан проект новой сети.
Штаб-квартира (30 - 50 сотрудников)Штаб-квартира (30 - 50 сотрудников)Рис. 13.7. Новый проект сети крупного предприятияРис. 13.7. Новый проект сети крупного предприятия5 региональных филиалов (8 -15 сотрудников в каждом)5 региональных филиалов (8 -15 сотрудников в каждом)
Штаб-квартира (30 - 50 сотрудников)
Штаб-квартира (30 - 50 сотрудников)
Рис. 13.7. Новый проект сети крупного предприятия
Рис. 13.7. Новый проект сети крупного предприятия
5 региональных филиалов (8 -15 сотрудников в каждом)
5 региональных филиалов (8 -15 сотрудников в каждом)
В процессе перестройки предприятие переходит от сети технологии TDM к сети ATM, что позволяет воспользоваться преимуществами последней. При этом для достижения максимума использования полосы пропускания реализуются сжатие голоса и управление перегрузками сети на основе методов замкнутой петли. Для дальнейшего увеличения эффективности использования пропускной способности предполагается использование технологий VAD. С учетом повышения эффективности новой сети передача значительной части потоков голосовых данных по существу становится бесплатной.
В сети поддерживаются многочисленные типы карт/портов и различные скорости передачи. Предприятие, рассматриваемое в примере 1, после модернизации обладает достаточной гибкостью для быстрого размещения новых приложений пользователей.
Пример 1: планирование пропускной способности сети
При планировании пропускной способности сети необходимо знать, как будет использоваться полоса пропускания. Голосовые сообщения по своей природе являются полудуплексными. Для телефонных переговоров такое утверждение означает, что 60% данных голосового канала 64 Кбит/с заполнено паузами, поскольку пользователи поочередно слушают собеседника и делают паузы между предложениями.
Как показано на рис. 13.8, в периоды отсутствия голосовой активности ячейки по каналу не пересылаются. Метод VAD позволяет потокам от других голосовых каналов или линий данных воспользоваться паузами в разговоре и использовать дорогостоя-
шую полосу пропускания распределенной сети, а также обеспечить дополнительную экономию, кроме той, которая достигнута за счет сжатия голоса.
Рис. 13.8. Технология VAD для сети из примера 1Рис. 13.8. Технология VAD для сети из примера 1
Рис. 13.8. Технология VAD для сети из примера 1
Рис. 13.8. Технология VAD для сети из примера 1
Наибольший эффект метод VAD дает при добавлении большего количества каналов, поскольку статистическая вероятность молчания возрастает с увеличением количества одновременных голосовых потоков.
Компания, рассматриваемая в примере 1, реализовала метод VAD для обнаружения голосовой активности. Если ячейка не содержит голосовых данных, то она не передается по сети. Таким образом, использование метода VAD наряду со сжатием голоса позволяет организации обеспечить еше большую экономию.
Поскольку канал может переносить различные виды данных, как показано на рис. 13.9, необходимо управлять потоком таким образом, чтобы обеспечить оптимальное использование полосы пропускания. Управление потоком данных, основанное на учете скоростей передачи, позволяет предотвращать переполнение сети и минимизировать количество отбрасываемых ячеек и повторных передач.
Коммутатор просматривает сеть на наличие переполнения каждые 40 мс и регулирует скорость поступления данных в соответствии с максимально возможной скоростью, которую может поддерживать сеть. Управление потоками данных, основанное на скорости передачи, обеспечивает оптимальное использование полосы пропускания.
Рис. 13.9. Оптимальное использование полосы пропусканияРис. 13.9. Оптимальное использование полосы пропусканияУстановкаУстановкаРегулировкаНаблюдение заРегулировкаНаблюдение заскорости допускаскорости допускаОтветОтветиндикаторамииндикаторамипереполненияпереполнения
Рис. 13.9. Оптимальное использование полосы пропускания
Рис. 13.9. Оптимальное использование полосы пропускания
Установка
Установка
РегулировкаНаблюдение за
РегулировкаНаблюдение за
скорости допуска
скорости допуска
Ответ
Ответ
индикаторами
индикаторами
переполнения
переполнения
Пример 1: финансовый анализ
За счет модернизации сети для передачи голоса, данных и видео и реализации специальных функций организация уменьшила свои затраты более чем на 30% и подготовила сеть к дальнейшему росту.
На рис. 13.10 обобщены данные финансового анализа. Общие затраты на реконструкцию существующей сети в сеть ATM составляют около 1205000 долларов, включая установку оборудования. При этом период окупаемости составляет четыре месяца.
Прежняя сеть обходилась компании в 920840 долларов в месяц. Новая объединенная сеть ATM для голоса и данных стоит 620280 долларов в месяц, что обеспечивает ежемесячную экономию в 300560 долларов. Объединение голосовой сети с сетью данных позволило компании уменьшить свои первоначальные годовые затраты на сеть с И миллионов долларов до примерно 7,5 миллиона долларов. В табл. 13.8 приведены ежемесячные затраты на полосу пропускания сети ATM.
Месяцы
Рис 13.10. Финансовый анализ для крупного предприятия
, Таблица 13.8. Пример 1: расходы на модернизацию сети ATM
Отправитель
Получатель
Количество
Скорость
Ежемесячные расходы ($)
Париж
Лион
1
FT768K
11,835
Франкфурт
Мюнхен
1
F-1920
12,776
Милан
Рим
1
FT384K
19,124
Амстердам
Филадельфия
1
F-1984
48,581
Амстердам
Цюрих
1
F-1984
44,952
Амстердам
Рим
1
FT512K
35,993
Амстердам
Манчестер
1
FT768K
22,374
Амстердам
Будапешт
1
F-1024
23,456
Амстердам
Осло
1
F-1984
31,357
Филадельфия
Торонто
1
Т1
12,277
Отправитель
Получатель
Количество
Скорость
Ежемесячные расходы ($)
Кельн
Лондон
1
F-1024
38,073
Кельн
Париж
1
F-1024
. 32,831
Кельн
Милан
1
FT512K
32,082
Кельн
Копенгаген
1
F-1920
41,578
Кельн
Цюрих
1
F-1920
41,382
Лондон
Торонто
1
Т1
44,090
Лондон
Дублин
1
FT768K
16,412
Франкфурт
Лион
1
FT768K
27,054
Копенгаген
Осло
1
Т1
17,280
Манчестер
Дублин
1
Е1
22,093
Будапешт
Мюнхен
1
F-1920
44,680
Итого
21
620,280
Для определения периода окупаемости необходимо вычислить чистую ежемесячную экономию; в данном случае это совсем не трудно: экономия, или чистая ежемесячная экономия, равна: (прежние ежемесячные затраты) — (новые ежемесячные затраты). После определения ежемесячной экономии для получения периода окупаемости необходимо разделить общие капитальные затраты на ежемесячную экономию. В табл. 13.9 показано вычисление периода окупаемости для примера 1.
I Таблица 13.9. Пример 1: экономия и период окупаемости
Экономия/Стоимость/Период окупаемостиСумма ($)
920,840620,280300,5603,606,7201,205,0004920,840620,280300,5603,606,7201,205,0004Ежемесячные затраты на передачу обычных данных и голоса
920,840
620,280
300,560
3,606,720
1,205,000
4
920,840
620,280
300,560
3,606,720
1,205,000
4
Затраты на реконструкцию сети
Общая ежемесячная экономия
Общая годовая экономия
Общие капитальные затраты
Период окупаемости затрат (месяцев)
Пример 1: резюме
Обобщая сказанное выше, можно сказать, что в примере 1 после перестройки сети было достигнуто ежегодное снижение расходов, составляющее около 30%, без ухудшения качества голоса. Благодаря уменьшению оборудования и более надежному проекту сети повысилась надежность и управляемость сети.
Пример 2: европейская корпорация
В данном случае рассматривается корпорация среднего масштаба, имеющая девять филиалов по всей Европе. Штаб-квартира находится в Брюсселе, а филиалы расположены в восьми странах. Каждый филиал подсоединен к открытой сети
Frame Relay для передачи данных и к службе VPN для совместной роботы с голосовыми данными. В рассматриваемом примере предполагается, что организация имеет достаточно большой объем голосовых данных для того, чтобы получить контракт с провайдером службы VPN на использование каналов с 15-процентной скидкой по сравнению со стандартными расценками телефонной сети (PSTN). На рис. 13.11 показаны соединения для европейской корпорации, рассматриваемой в качестве примера.
Рис. 13.11. Конфигурация существующих соединений корпорации
Большинство телефонных разговоров компании происходит между сотрудниками филиалов и внешними местными потребителями. Большинство международных переговоров происходит между офисами и Брюсселем. Такие переговоры — наиболее дорогостоящая часть потоков данных, которая оплачивается поминутно.
Существующая сеть Frame Relay корпорации в настоящее время может обрабатывать только потоки обычных данных.
Пример 2: ревизия существующей сети
В каждом региональном офисе работают от 40 до 70 сотрудников. В среднем каждый сотрудник использует телефон 1,5 часа в день. Большинство переговоров из филиалов происходит между сотрудниками филиалов и внешними местными потребителями. На рис. 13.12 показан первоначальный проект сети организации.
Только 20% переговоров происходит между филиалами и штаб-квартирой. Переговоры между филиалами и штаб-квартирой в среднем составляют 15 минут в день каждый месяц на одного сотрудника. Такие вызовы также включают передачу факсимильных данных. Несмотря на то что объем потоков между филиалами и штаб-квартирой относительно невелик, вместе с тем он является наиболее дорогостоящим и оплачивается поминутно по международным расценкам. Из-за высоких расценок корпорация тратит более 50000 долларов в месяц или примерно 600000 долларов в год на услуги международной телефонной службы.
Предполагается, что организация использует открытую службу Frame Relay. Голосовые службы обеспечиваются небольшими мини-АТС, подсоединенными через телефонную сеть (PSTN). Предполагается, что объем звонков корпорации достаточно велик, чтобы заключить контракт с оператором службы VPN об использовании каналов с 15-процентной скидкой относительно стандартных цен телефонной сети (PSTN).
Рис. 13.12. Проект существующей сети европейской корпорации
Пример 2: определение требований к сети
Основной целью рассматриваемой европейской корпорации является уменьшение расходов на междугородные разговоры между офисами и штаб-квартирой. Организация также заинтересована в переходе к технологии ATM, когда это будет возможно.
Пример 2: обзор технологий и служб
В данном случае для создания сети может быть применена любая пакетная голосовая технология. Однако в условиях уже существующей сети Frame Relay компания приняла решение использовать технологию VoFR. Для обхода телефонной сети (PSTN) при переговорах между отдельными офисами компания выбрала интегрированный доступ к функциям VoFR.
В табл. 13.10 приведены объемы передаваемых голосовых сообщений и факсимильных данных, а также расходы на использование телефонных служб для существующей сети.
Ревизия сети передачи данных
В табл. 13.11 приведены конфигурация сети данных, текущие ежемесячные расходы и скорость передачи. Отметим, что между каждым филиалом и штаб-квартирой имеется только один канал PVC.
[Таблица 13.10. Пример 2: объем переговоров по телефонной сети и соответствующие им расходы
Расположение ЧислоСреднее время, затра-
сотрудников ченное одним сотрудником за день (мин)
Процент внутреннихКоличествоОбщее время разгово-Общее времяСтоимость заЕжемесячные
переговоров со штаб-рабочих днейров одного сотрудникапо каждомуминуту ($)затраты по
квартирой НОв месяцеза месяц (мин)офису (мин)каждому офису
Стокгольм4590
Милан5590
Лондон5090
Мадрид4090
Париж7090
Мюнхен7090
Женева6590
Дублин4590
Всего
2021,6739017,5530,396,846
2021,6739021,4530,347,294
2021,6739019,5030,234,486
2021,6739015,6020,396,085
2021,6739027,3040,267,099
2021,6739027,3040,267,099
2021,6739025,3540,358,874
2021,6739017,5530,366,319
171,62654,101
* Эти данные являются средними поминутными и предполагают, что 50% переговоров ведется со штаб-квартирой и 50% из штаб-квартиры. Стоимость голосовых вызовов основывается на квоте оператора связи, внесетевая цена приводится со скидкой.
( Таблица 13.11. Пример 2: существующая конфигурация сети данных
РасположениеПодразделениеСкорость доступа на линии Первоначальная скорость Номинальная скорость CIR Оплата за сеть Frame
порта (Кбит/с)для канала PVCRelay* ($)
Брюссель
Штаб-квартира
Е1
768
—
2,800
Стокгольм
Филиал
Е1
128
64
2,690
Милан
Филиал
Е1
128
64
3,010
Лондон
Филиал
Е1
128
64
3,010
Мадрид
Филиал
Е1
128
64
3,170
Париж
Филиал
Е1
128
64
3,010
Мюнхен
Филиал
Е1
128
64
3,010
Женева
Филиал
Е1
128
64
3,110
Дублин
Филиал
Е1
128
64
3,110
Всего
26,920
Пример 2: выбор технологических направлений
На данном этапе прежде всего необходимо определить дополнительную полосу пропускания сети данных, необходимую для поддержки голоса и факсимильных данных. Определить требуемую ширину полосы пропускания можно с помощью одного из двух способов, которые приведены ниже.
Наилучшим способом является сбор информации о структуре потоков данных от клавишных систем, мини-АТС и от маршрутизатора и графическое суммирование объемов потоков голоса и данных, которое позволит увидеть, как часто объединенный поток голоса и данных превосходит текущую доступную полосу пропускания. Однако такой вид информации о потоках данных часто недоступен или его трудно получить.
Если информация о потоках недоступна, то самым простым способом определения необходимого уровня модернизации является оценка того, нужна ли дополнительная полоса пропускания (и если нужна, то в каком количестве), а затем добавление голосового потока к потоку данных с одновременным замером двух показателей эффективности — качества голоса (по мнению пользователей) и задержки при передаче данных. Если какая-либо из данных характеристик окажется неудовлетворительной, то следует увеличить ширину полосы пропускания.
Часто бывает, что пиковые значения нагрузки для данных и голоса происходят в разное время суток. В такой ситуации сеть данных часто будет получать дополнительные преимущества от добавленной полосы пропускания.
Реструктуризация сети осуществляется исходя из следующих предположений.
Общий объем голосовых и факс-данных на одного сотрудника составляет 90 минут в день.
Объем переговоров между штаб-квартирой и персоналом филиала составляет около 20% от общего объема, или примерно 15 минут в сутки. Допускается возрастание средней нагрузки в час пик на 17%.
Модуль сжатия голоса корпорации Cisco использует 8 Кбит/с плюс 3 Кбит/с служебной нагрузки (11 Кбит/с на голосовой канал); таким образом, магистральный канал 64 Кбит/с поддерживает 5 голосовых каналов.
Мини-АТС филиала требует дополнительных модулей магистральных каналов.
Анализ магистральных каналов
Оптимальный объем голосовых и факсимильных данных каждого филиала, который целесообразно перевести с телефонной сети (PSTN) в многофункциональную сеть, определяется с использованием приведенных выше предположений и соответствующих инженерных таблиц для потоков данных при условии указания желательного уровня P-службы (вероятность блокирования, или Blocking Probability). Предположим, что корпорация выбрала уровень службы Р.05. В табл. 13.12 обобщены соответствующие вычисления и приведено количество магистральных каналов мини-АТС, которые потребуются на каждом узле.
На основании анализа магистральных каналов компания определяет дополнительную полосу пропускания, которая требуется сети Frame Relay для поддержки голосовых и факсимильных данных. Для указанных предположений каждые 64 Кбит/с полосы пропускания обеспечивают как минимум 5 голосовых каналов.
Таблица 13.12. Пример 2: анализ магистральных каналов
Количество пользователей
Количество участков
Использование телефона (час/день)
Мин/в день
Часы занятости Минут в час
: % от переговоров со штаб-квартирой
Общий объем переговоров (эрлангов)* со штаб-квартирой
Количество линий, необходимое для обеспечения 0,05 вероятности блокировки
(17%)
занятости
40
1
1,5
3600
0,17
612
20
2,04
6
45
2
1,5
4050
0,17
689
20
2,30
6
50
1
1,5
4500
0,17
765
20
2,55
6
55
1
1,5
4950
0,17
842
20
2,81
7
600
0
—0
—0
0
0
65
1
1,5
5850
0,17
995
20
3,32
8
70
2
1,5
6300
0,17
1,071
20
3,57
8
Всего (в эрлангах) 22,4431
переговоров со штаб-квартирой
“Эрланг —- единица измерения объема потоков данных для телекоммуникаций. Эрланг используется для представления непрерывного использования одного голосового пути, а также для описания общего объема потока данных за один час. Более подробную информацию можно получить по адресу www.erlang.com/whatis.html
Пример 2: планирование пропускной способности сети
Для решения имеющихся проблем корпорация выбрала метод многофункционального интегрированного доступа. Для передачи голосовых данных между офисами компании по сети Frame Relay выбран маршрутизатор МС381О.
На рис. 13.13 показана топология сети Frame Relay, из которой видно, что сеть была модернизирована для использования единого канала PVC, сконфигурированного для передачи голосовых и обычных данных. Новый проект сети снижает расходы, поскольку операторы открытой сети Frame Relay, как правило, взимают плату за каждый канал PVC. Для успешного завершения нового проекта маршрутизатор доступа МС3810 был сконфигурирован таким образом, чтобы установить приоритет для голосовых и обычных данных.
Рис. 13.13. Новая топология сети европейской корпорации
После модернизации сети возросли все скорости каналов и портов, как и скорость C1R канала PVC. Была установлена дополнительная линия доступа к штаб-квартире для поддержки дополнительных потоков данных.
Отметим, что поток голосовых данных не проходит через участок маршрутизатора доступа МС3810, однако вместо этого он проходит через коммутатор. Соответственно, в таком случае поток голосовых данных не инкапсулируется в протокол IP. Конечно, поток данных проходит через маршрутизатор, поскольку он представляет собой поток данных протокола IP.
Модернизация сети региональных офисов
В региональных офисах каналы, идущие от клавишных систем к маршрутизатору МС3810, представляют собой магистральные каналы мини-АТС, которые перемещаются от точки доступа к сети VPN на маршрутизатор МС3810 для приспособления к голосовому потоку данных. Маршрутизатор МЦ 3810 конфигурируется для сети VoFR с использованием группы каналов DLCI и доставки факсимильных сообщений.
На рис. 13.14 показан новый проект каждого из региональных офисов. Таблицы маршрутизации, обеспечивающие минимальные затраты для мини-АТС, сконфигурированы
таким образом, чтобы по возможности выбирать для внутрисетевого голосового трафика и факсимильных данных магистральные каналы маршрутизатора МС3810.
Телефонная сеть (PSTN) продолжает обслуживать локальные вызовы и поддерживать голосовые потоки в сети Frame Relay. Внутрисетевые факсимильные данные также маршрутизируются через сеть Frame Relay.
Для обработки дополнительных голосовых потоков были увеличены скорости каналов доступа к сети Frame Relay, а также скорость CIR. Соответствующие расходы были включены в финансовую модель наряду с оценками затрат на дополнительные мини-АТС или модули клавишных систем, которые могут потребоваться для модернизации сети.
Для покрытия приведенных выше расходов в расчет также были включены расходы на установку мини-АТС, маршрутизатора и т.д.
Региональные филиалы: 40-70 сотрудников в каждом
Рис. 13.14. Новый проект регионального офиса корпорации
Модернизация сети
Вспомним, что каждый филиал первоначально был подсоединен к каналам сети Frame Relay через порт Frame Relay со скоростью 128 Кбит/с (с использованием линии доступа Е1) с гарантированной скоростью CIR канала РУС, равной 64 Кбит/с. Первоначальный канал был достаточным для обработки имевшегося потока данных. Однако он становится недостаточным для передачи дополнительного потока сжатых голосовых данных. Полоса пропускания в каждом таком офисе также должна быть расширена.
В связи с перестройкой сети голоса и данных организация приняла решение использовать данный период для модернизации сети во всех региональных офисах и филиалах.
Стратегия и мотивы модернизации сети
Корпорация намерена провести крупные перемены в своей сети передачи голоса и данных, однако, вместо того, чтобы исследовать потоки для определения минималь-
ной модернизации, которую требует каждый участок, было принято решение, что модернизация всех участков до одного и того же уровня полосы пропускания является правильным подходом и предоставляет возможность дальнейшего роста как голосовых, так и обычных потоков данных. Уровень модернизации определяется по крупнейшим филиалам компании. В крупнейших филиалах, насчитывающих около 70 сотрудников, сеть была перепроектирована таким образом, чтобы отправлять потоки данных от максимум 8 голосовых каналов по сети Frame Relay.
В максимальном режиме такой поток данных достигнет 88 Кбит/с (поскольку каждый голосовой канал может занять максимум 11 Кбит/с). Скорости портов филиалов увеличились вдвое: со 128 до 256 Кбит/с, т.е. значительно больше, чем максимальная дополнительная голосовая нагрузка, что обеспечивает повышение эффективности передачи (уменьшается задержка в буфере на порте) для наиболее чувствительного к задержке голосового потока данных; при этом остается пространство для роста. Скорость CIR канала РУС возросла с 64 до 128 Кбит/с, что обеспечивает минимизацию задержки, связанной с перегрузкой сети производителя (хотя, как это обычно бывает с сетями Frame Relay, необходимы тщательные измерения задержки, чтобы убедиться, что скорость CIR канала РУС была установлена правильно).
Дополнительная полоса пропускания Frame Relay, несомненно, также улучшит эффективность обработки текущего потока данных. Голосовые потоки даже при максимальных значениях все равно занимают меньше полосы пропускания, чем предоставляет порт с удвоенной скоростью. При этом голосовой поток, который значительно изменяется во времени, оставляет для нового удвоенного канала Frame Relay свободное место для передачи большего количества данных и с большей скоростью в течение большей части дня. Хотя голосовой поток в пиковых значениях добавляет дополнительную нагрузку 88 Кбит/с к каналу Frame Relay, в среднем он добавляет менее 30 Кбит/с данных в течение всего дня. Оставшаяся часть полосы пропускания 128 Кбит/с доступна для более эффективной передачи данных. Если требуется большая экономия, то в каналах небольших филиалов скорость порта может быть увеличена в меньшей степени. Половине из рассматриваемых филиалов требуется добавить к потоку данных только пять или шесть голосовых каналов; добавление 64 Кбит/с к скорости порта (увеличение со 128 до 192 Кбит/с) было бы более чем достаточным.
Однако в той степени, в какой организация может себе это позволить, предпочтительнее модернизировать сеть в один прием и, таким образом, уменьшить расходы на полосу пропускания в течение того времени, пока приобретается опыт работы с новым типом сети.
Модернизация сети штаб-квартиры компании
В штаб-квартире конфигурируется транзитная коммутация маршрутизатора Cisco МС3810, которая позволяет передавать голосовой поток от одного офиса к другому и заканчивать его на мини-АТС другого регионального офиса. Коммутация через маршрутизатор избавляет от необходимости выполнять промежуточную коммутацию через мини-АТС. На рис. 13.15 показана модернизация сети штаб-квартиры компании.
Модернизированная сеть и соответствующие ей затраты
Предположим, что корпорация установила маршрутизатор МС3810 в филиалах и в штаб-квартире. Скорости портов, а также скорость C1R канала PVC увеличены в соответствии с величиной голосового потока. Добавление отдельного канала
PVC для голоса не является необходимым, поскольку маршрутизатор МС3810 отдает наивысший приоритет потоку на одном канале PVC, избегая таким образом затрат на другой PVC.
В каждом филиале соответствующее количество магистральных каналов миниАТС подсоединено к маршрутизатору Cisco МС3810. Мини-АТС могут направлять примерно 95% потока, предназначенного для штаб-квартиры, по возможности на один из каналов, подсоединенных к маршрутизатору Cisco МС3810; оставшаяся часть потока данных, примерно 5%, направляется в телефонную сеть (PSTN).
Региональные филиалы: 40-70 сотрудников в каждом
Рис. 13.15. Модернизированная сеть штаб-квартиры европейской корпорации
При использовании кодирования G.729 маршрутизатор Cisco МС3810 может сжать каждый голосовой канал 64 Кбит/с в голосовой поток с шириной пропускания примерно 11 Кбит/с (8 Кбит/с или меньше плюс 3 Кбит/с служебных сообщений) и перенаправить сжатый поток голосовых данных по сети Frame Relay.
Внимание!
Применение полосы пропускания шириной в 11 Кбит/с является избыточной мерой, поскольку тогда не учитываются преимущества использования технологии подавления пауз, реализованной в маршрутизаторе МС3810. Маршрутизаторы МС3810 могут поддерживать до 24 каналов сжатого голоса шириной 8 Кбит/с, которые могут быть переданы по общедоступной или частной сети Frame Relay, ATM или по выделенной линии.
На рис. 13.15 показана модернизированная сеть, использующая маршрутизатор МС3810 для сети Frame Relay. При этом имеется дополнительная опция, которая называется многопотоковым магистральным каналом.
Возможный вариант: использование второго канала PVC
Маршрутизатор МС3810 был сконфигурирован для поддержки транзитной коммутации голосового потока между филиалами. Транзитная коммутация освобождает мини-АТС центрального узла от задачи переключения каналов и позволяет избежать цикла повторного сжатия в мини-АТС, что способствует поддержанию высокого качества голоса. Такая экономия не была включена в финансовый анализ.
Некоторые сетевые службы доступны не на всех участках. В некоторых регионах мира, где готовятся использовать службы ATM, маршрутизаторы Cisco МС3810 могут быть приспособлены к использованию ATM путем изменения программного обеспечения.
Для корпорации, которая описывается в данном примере, был доступен ряд различных сетевых проектов. Одним из решений может быть добавление второго канала PVC для передачи голосовых данных. Однако такой вариант выбора дополнительного канала PVC привел бы к более высоким издержкам, поскольку операторы открытой сети Frame Relay взимают плату за каждый канал PVC.
Более дешевым способом будет использование второго канала PVC как для потока голосовых данных, так и для обычных данных. Двойное использование канала означает совместное использование соответствующим образом спроектированного и настроенного канала PVC для передачи голоса и данных. Однако совместное использование канала может быть осуществлено только в том случае, если устройство доступа поддерживает установку приоритетов для передачи в реальном времени голоса и видео по сети, не приспособленной для передачи данных в реальном времени. Такого рода проект становится возможным, если организация использует маршрутизатор МС3810, поскольку он может устанавливать приоритеты для чувствительных к задержке данных (т.е. для голоса), обеспечивая соответствующее качество обслуживания для малочувствительных ко времени данных (т.е. для обычных). Задание приоритетов для потока данных в реальном времени позволяет в определенной степени избежать потенциальной конкуренции между двумя различными потоками данных.
Кроме того, технологии операционной системы IOS Cisco обеспечивают коммутацию голоса и усовершенствованное управление вызовами. Например, маршрутизатор МС3810, установленный в штаб-квартире, может быть сконфигурирован для коммутации вызовов между филиалами. Хотя объем вызовов может быть в таком случае невелик, поминутная оплата является весьма высокой. За счет освобождения мини-АТС от такой промежуточной функции может быть уменьшена общая задержка и повышено качество голоса за счет исключения цикла сжатия/декомпрессии, которого требует мини-АТС. Приведенная дополнительная экономия не была включена в расчеты.
Окончательные затраты на модернизацию и сам характер модернизации показаны в табл. 13.13.
Планы на будущее
Маршрутизатор МС3810 может поддерживать службы ATM Е1/Г1 за счет изменения профаммного обеспечения, по мере того, как такие службы становятся доступными. Кроме того, поддержка данным устройством классов CBR и VBR подготавливает корпорацию к проведению видеоконференций, когда такая служба станет необходимой.
Пример 2: финансовый анализ
Общие затраты на филиалы и штаб-квартиру показаны в табл. 13.14. Требуемая дополнительная полоса пропускания, указанная в табл. 13.13, обходится в 32164 доллара в месяц.
Таблица 13.13. Пример 2: оборудование, используемое для модернизации сети, и затраты на его приобретение
Расположение
Подразделение
Скорость доступа на линии
Номинальная скорость порта (Кбит/с)
Номинальная скорость CIR для канала РУС (Кбит/с)
Оплата за сеть Frame Relay ($)
Обновленная скорость порт; (Кбит/с)
Обновленная a CIR для РУС
Оплата Frame
Relay
Стоимость обновления ($)
Брюссель
Штаб- квартира
Е1
768
2,800
2х 1024
14 300
11,500
Стокгольм
Филиал
Е1
128
64
2,690
256
128
4,958
2,268
Милан
Филиал
Е1
128
64
3,010
256
128
6,238
3,228
Лондон
Филиал
Е1
128
64
3,010
256
128
4,958
1,948
Мадрид
Филиал
Е1
128
64
3,170
256
128
6,238
3,068
Париж
Филиал
Е1
128
64
3,010
256
128
4,958
1,948
Мюнхен
Филиал
Е1
128
64
3,010
256
128
4,958
1,948
Женева
Филиал
Е1
128
64
3,110
256
128
6,238
3,128
Дублин
Итого
Филиал
Е1
128
64
3,110
26,920
256
128
6,238
59,084
3,128
32,164
Таблица 13.14. Пример 2: общие затраты
Оборудование/расположение
Количество участков
Стоимость для одного подразделения ($)
Всего
Маршрутизатор доступа Cisco МС3810
1
72 000
72,000
Магистральные модули мини-АТС в филиалах
8
5,400
43,200
Магистральные модули мини-АТС в штаб-квартире
1
12,300
12,300
Общие капитальные вложения
127,500
Для вычисления периода окупаемости следует разделить общие затраты на ежемесячную экономию. Для данного проекта сети необходимо сначала подсчитать ежемесячную экономию. На рис. 13.16 приведено соответствующее уравнение для вычисления ежемесячной экономии.
(Первоначальная ежемесячная оплата за PSTN) х (.95) = Ежемесячная экономия;
(Ежемесячная экономия) = ( Ежемесячная стоимость модернизации полосы пропускания)= Общая чистая ежемесячная экономия;
Общие капитальные затраты= Период окупаемости (месяцев).Общая чистая ежемесячная экономия
Рис. 13.16. Уравнение для вычисления периода окупаемости
В табл. 13.15 приведены показатели чистой ежемесячной экономии. За счет переноса внутрисетевого голосового потока данных в сеть Frame Relay компания экономит более 230000 долларов ежегодно.
1 Таблица 13.15. Пример 2: экономия и срок окупаемости
Экономия/Стоимость/Срок окупаемости
Сумма
Ежемесячные затраты на телефонные услуги сети PSTN
$54,101
Коэффициент вероятности 95% (Р.05)
0,95
Ежемесячная экономия на услугах телефонной сети (PSTN)
$51,396
Необходимая дополнительная полоса пропускания
-$32,164
Общая ежемесячная экономия
$19,232
Годовая экономия
$230,787
Общие капитальные вложения
$127,500
Установка оборудования
$20,000
Общие капитальные вложения
$147,500
Период окупаемости (месяцев)
7,7
Период окупаемости составляет менее восьми месяцев. На рис. 13.17 графически показан период окупаемости и обобщены основные показатели.
Рассматриваемая корпорация уменьшает свои ежегодные расходы на обслуживание сети более чем на 230000 долларов за счет изменения сети для передачи голоса. Оборудование, приобретенное кампанией, окупается меньше чем за восемь месяцев.
Затраты на модернизацию включают дополнительные расходы на службы Frame Relay, требуемые для передачи голосовых данных.
Поминутная оплата передачи голоса является эталонной величиной расходов. В табл. 13.10 приведено подробное описание затрат, требуемых для вычисления первоначальной поминутной стоимости. Общее ежемесячное внутрисетевое время для всех офисов составляет 171626 минут и их стоимость составляет 54101 доллар. Разделив общие затраты на количество минут, получим среднюю поминутную стоимость (0,32 доллара) для всех переговоров между штаб-квартирой и филиалами. Для того чтобы передавать 90% потока
по сети данных, потребовалась модернизация, которая обошлась в 32164 доллара в месяц. 95% от 171626 составляет 163044 минуты. Разделив стоимость модернизации на рассчитанное количество минут, получим среднюю поминутную стоимость, равную 0,20 доллара; таким образом, в данном случае средняя поминутная стоимость была уменьшена с 0,32 до 0,20 доллара, что обеспечивает 38% экономии.
Месяцы
Рис. 13.17. Финансовый анализ для европейской корпорации
Пример 2: резюме
В рассмотренном случае ежегодная экономия в 230000 долларов была осуществлена с сохранением качества голосовых данных.
Объем переговоров между филиалами не вычислялся. Хотя объем потоков, вероятно, невелик, достигаемая экономия, с учетом расстояния между филиалами, могла бы быть значительной.
Полученная экономия легко может быть реализована за счет использования транзитных функций маршрутизатора МС3810.
Пример 3: транснациональная корпорация
Предположим, что относительно небольшая, но быстро растущая организация имеет семь офисов. Кроме штаб-квартиры в Сан-Хосе, она имеет офисы в Лондоне, во Франкфурте, в Милане, Гонконге, Токио, Чикаго и Нью-Йорке. На рис. 13.18 показаны соединения между различными учреждениями корпорации.
Для передачи обычных данных корпорация имеет маршрутизируемую сеть, использующую частные линии. Состоящая из восьми узлов сеть данных, арендуемая организацией, использует маршрутизаторы и концентраторы в штаб-квартире, расположенной в Сан-Хосе. Некоторые филиалы для получения доступа к штаб-квартире подсоединяются через другие филиалы. Такая организация сети была избрана для того, чтобы уменьшить расходы на выделенные линии.
Клавишные системы и небольшие мини-АТС, подсоединенные через телефонную сеть (PSTN), обеспечивают голосовые службы. Как и в предыдущих примерах, пред-
полагается, что корпорация имеет контракт с провайдером служб VPN о 15процентной скидке с номинальной цены за оплату стандартных линий.
Рис. 13.18. Пример 3: сеть транснациональной корпорации
Пример 3: ревизия существующей сети
Для обслуживания своих телефонных потребностей филиалы используют клавишные системы или небольшие мини-АТС и отдельный маршрутизатор для IP-сети выделенных линий. Каждый офис насчитывает от 15 до 45 сотрудников. На рис. 13.19 показана существующая сеть.
Семь филиалов: 15-45 сотрудников в каждом
Рис. 13.19. Конфигурация сети транснациональной корпорации
Большинство вызовов устанавливается между сотрудниками филиалов и внешними потребителями. Сотрудники филиалов говорят по телефону и используют факс в среднем 2,5 часа в день. Только около 20% данного времени используется для переговоров со штаб-квартирой.
Несмотря на то что обмен данными между филиалами и штаб-квартирой относительно невелик, он является самым дорогостоящим, поскольку оплачивается поминутно по расценкам за международные переговоры. Следовательно, за услуги международной телефонной службы корпорация выплачивает примерно 32000 долларов в месяц или приблизительно 390000 долларов ежегодно.
Пример 3: определение требований к сети
Целью международной корпорации является уменьшение затрат на междугородные переговоры между филиалами и штаб-квартирой. Организация не планирует переход на использование технологий Frame Relay, но хотела бы иметь возможность использовать ее в будущем. Дирекция также рассматривает возможность объединения местных потоков данных для сотрудников, которые работают дома (телеработники)1, что особенно существенно в Нью-Йорке и Гонконге, где существует большой спрос на такие вакансии.
Пример 3: обзор технологий и служб
Корпорация приняла решение реализовать технологию VoIP для улучшения своей существующей инфраструктуры и обеспечения качественных голосовых соединений. Существующая сеть передачи данных, возможно, смогла бы обрабатывать такой возросший по-
* Такая практика даже получила отдельное название — telecommuting (дистанционное присутствие на рабочем месте с помощью персонального компьютера) — и достаточно распространена как в США, так ц в некоторых других странах. — Прим. ред.
ток данных, однако для обеспечения надежности службы полоса пропускания большинства каналов была увеличена. Возросшая ширина полосы пропускания, требуемая для сети данных, стоит меньше, чем международные и междугородные переговоры.
В табл. 13.16 приведены объемы текущих голосовых и факсимильных потоков данных по сети и затраты на филиалы.
Пример 3: выбор технологических направлений
При перепроектировании сети данных с целью поддержки дополнительных голосовых потоков важно, чтобы оно было выполнено без отрицательных последствий для существующей сети. Задача состоит в том, чтобы экономия на службах телефонной сети (PSTN) оправдала затраты на модернизацию существующей инфраструктуры. При этом для создания многофункциональной сети может быть использована любая из пакетных голосовых технологий; в условиях существующей инфрастуктуры корпорации и анализа использования протоколов IP была выбрана технология VoIP.
При перепроектировании сети использовались следующие предположения.
В небольших филиалах работает около 15 сотрудников, в крупных филиалах — примерно 45 сотрудников.
Объем двухсторонних голосовых и факсимильных сообщений составляет примерно 2,5 часа на одного сотрудника в день в каждом в филиале.
Примерно 20% всего объема переговоров происходит между штаб-квартирой и филиалом.
Допускается дополнительная нагрузка (17%) в часы пик.
Модуль голосового сжатия корпорации Cisco использует 8 Кбит/с плюс 1 Кбит/с служебной нагрузки на один вызов.
Предполагается, что канал 64 Кбит/с поддерживает пять вызовов, а не семь. Данная оценка является минимальной.
В небольших филиалах для клавишной системы требуется только один магистральный канал, в то время как для крупных филиалов необходимы две платы магистрали.
При указанных выше предположениях, после выполнения соответствующих вычислений, величина голосового и факсимильного потока с каждого филиала, который в оптимальном режиме будет переведен с телефонной сети на многофункциональную сеть, равна следующим величинам:
2,5 часа переговоров на каждого пользователя в день х 15 пользователей = 37,5 часа ежедневно на один филиал;
37,5 часа х 60 минут в час = 2250 минут в день;
2250 минут х 17% (нагрузка в час пик) = 382,5 минуты в часы пиковой нагрузки;
382,5 минуты пиковой нагрузки х 1 эрланг : 60 минут за час пиковой нагрузки = 6,375 эрланга;
6,375 эрланга х 20% потока данных к штаб-квартире = 1,275 эрланга предлагаемого объема.
При рассмотрении приведенных предположений были избраны минимальные оценки. В процессе проектирования необходимо определить требуемую дополнительную полосу пропускания для сети данных, которая позволила бы по,одерживать голос и факси-
мильные потоки данных. Как было показано в примере 2, существуют два подхода к определению требований к полосе пропускания. Наилучшим способом является сбор информации как от клавишных систем, так и от мини-АТС и маршрутизатора с последующим суммированием графиков потоков голосовых и обычных данных. Сбор информации о потоках позволяет узнать, как часто комбинированные потоки голоса и данных будут превосходить доступную полосу пропускания. Однако такой способ получения информации о потоке часто недоступен. Если информация недоступна, то простейший способ модернизации состоит в оценке того, требуется ли (и сколько) дополнительная полоса пропускания с последующим обеспечением необходимого количества. Далее голосовые потоки могут быть добавлены к потокам данных; при этом необходимо оценивать два показателя эффективности: оцениваемое пользователем качество голоса и задержка данных. Если какой-либо из данных характеристик оказывается недостаточно, то необходимо расширить полосу пропускания. Потоки голосовых и обычных данных часто имеют свои пики в разное время суток. В таком случае сеть данных часто сможет получить дополнительную полосу пропускания.
Анализ магистральных каналов
При определении требуемого количества магистральных каналов для передачи данных необходимо обратиться к инженерным таблицам потоков. Организация приняла решение о выборе уровня службы Р.05. В табл. 13.17 приведены требуемые разделы таблиц в эрлангах.
Таблица 13.16. Пример 3: объем передачи голосовых и факсимильных данных по телефонной сети и соответствующие затраты
Расположение
Подразделение
Число сотрудников
Среднее время на одного сотрудника в день (мин)
Процент внутрисетевых переговоров со штаб-квартирой
Количество рабочих дней в месяце
Общее время на одного сотрудника за месяц (мин)
Общее ежемесячное время по каждому офису (мин)
Стоимость за минуту* ($)
Ежемесячные затраты по каждому офису ($)
Франкфурт
Филиал
15
150
20
21,67
650
9,752
0,54
5,266
Милан
Филиал
15
150
20
21,67
650
9,752
0,48
4,681
Лондон
Филиал
45
150
20
21,67
650
29,255
0,29
8,484
Нью-Йорк
Филиал
45
150
20
21,67
650
29,255
0,07
2,048
Чикаго
Филиал
15
150
20
21,67
650
9,752
0,07
683
Токио
Филиал
15
150
20
21,67
650
9,752
0,52
5,071
Гонконг
Итого
Филиал
15
150
20
21,67
650
9,752
107,267
0,63
6,095
32,326
Таблица 13.17. Пример 3: расчетная таблица эрлангов
Вероятность блокировки (уровень обслуживания)
Объем потока данных от малого филиала к штаб- квартире (1,275 эрланга)
Большой трафик от крупного филиала к штаб- квартире (3,825 эрланга)
Р = 0,01
5 каналов
10 каналов
Р = 0,05
4 канала
8 каналов
Р = 0,10
3 канала
7 каналов
Р = 0,20
3 канала
6 каналов
Использование вычисленных эрлангов и информация, содержащаяся в табл. 13.1$ позволяют установить, что в небольших офисах требуется четыре магистральных ка нала, а в крупных — восемь каналов. В табл. 13.18 обобщены вычисления и приведе но требуемое количество магистральных каналов, в том числе для крупных филиалов.
На рис. 13.20 показана перестройка сети в небольших офисах. В них устанавлива ется маршрутизатор Cisco 3620, который подсоединяется к клавишной системе. Кана лы центрального офиса к сети VPN для местных и внесетевых голосовых потоке продолжают использовать, однако их количество может быть уменьшено. Данно. уменьшение не включено в финансовую модель и представляет собой дополнительно! средство экономии.
о
Семь филиалов: 15-45 сотрудников в каждом
Рис. 13.20. Модернизация небольшого офиса транснациональной корпорации
При необходимости количество интерфейсов, требуемое клавишной системе, может быть увеличено. В рассматриваемом случае был добавлен модуль интерфейса клавишной системы в каждом офисе, и они были учтены в финансовых расчетах.
Клавишные системы были перепрограммированы для включения маршрутизатора в таблицы маршрутизации с наименьшей стоимостью, перенаправляя таким образом вызовы на голосовой маршрутизатор Cisco 3600 в тех случаях, когда пунктом назначения является один из офисов организации. Поскольку корпорация усовершенствовала свою существующую инфраструктуру, из нее можно также позвонить в любой другой офис, однако такой поток данных в рассмотренной модели не учитывался.
В двух более крупных офисах устанавливаются маршрутизаторы Cisco 3640, которые подсоединяются к небольшим мини-АТС.
Пример 3: планирование пропускной способности сети
Чтобы иметь возможность обрабатывать дополнительные голосовые потоки в сети, полоса пропускания частной линии была увеличена.
Таблица 13.18. Пример 3: анализ числа магистральных каналов
Подразделение
Количество пользователей
Количество вызовов за день
Минут в день
Час пик (17%)
Минут в часы занятости
% переговоров со штаб- квартирой
Общий объем переговоров со штаб-квартирой (в эрлангах)
Необходимое количество каналов для обеспечения 0.05 вероятности блокировки
Крупный филиал
45
2,5
6750
0,17
1147,5
20
3,825
8
Небольшой филиал
15
2,5
2250
0,17
382,5
20
1,275
4
2 (для крупного филиала)
7,65
5 (для малого филиала)
6.375
Всего
Для штаб- квартиры (в эрлангах)
14.025
23
Для поддержки четырех одновременных голосовых вызовов достаточно всего 32 Кбит/с полосы пропускания. Однако для большей надежности полоса пропускания большинства каналов была увеличена с 64 до 128 Кбит/с. Канал от Сан-Хосе до Лондона был дополнительно увеличен для обработки собственного голосового потока Лондона, а также для обеспечения транзитных переходов к Сан-Хосе. Топология данного участка сети не изменилась, однако ширина полосы пропускания увеличилась.
При описании этапов проектирования в разделе, посвяшенном технологиям VoIP, отмечалось, что существуют специальные механизмы для обеспечения качества голоса. Различные механизмы, такие как RSVP, и установка очередности конфигурировались на маршрутизаторах Cisco.
Поскольку данная сеть является маршрутизируемой, то любой офис может вызвать любой другой офис и поток данных будет направлен по сети 1Р. Однако сначала необходимо рассчитать общую задержку, чтобы обеспечить выполнение требований корпорации к качеству голоса. Для вызовов, которые не удовлетворяют необходимым требованиям, следует сконфигурировать клавишную систему или мини-АТС с целью использования сети VPN.
Отметим, что внутрисетевой поток факсимильных данных также направляется по сети 1Р.
Оборудование клиента
Маршрутизатор Cisco 3620 устанавливается в небольших филиалах, а в двух крупных филиалах устанавливаются маршрутизаторы Cisco 3640. В каждом небольшом филиале четыре магистральных канала клавишных систем FXO подсоединены к маршрутизатору Cisco 3620 (восемь каналов к маршрутизатору 3640 в более крупных филиалах). Перепрограммированная клавишная система будет направлять примерно 95% потока данных, предназначенного для штаб-квартиры, по возможности на один из каналов, подсоединенных к маршрутизатору Cisco. Оставшийся поток внутрисетевых голосовых данных, составляющий около 5%, направляется в телефонную сеть.
Выделенные линии заканчиваются в штаб-квартире в Сан-Хосе, где голосовые каналы подвергаются декомпрессии и направляются на мини-АТС штаб-квартиры. Поскольку из служб телефонной сети (PSTN) были изъяты 23 канала и направляются теперь по сети маршрутизатора, штаб-квартира в Сан-Хосе может отключить одну из своих линий доступа Т1 к телефонной сети (PSTN).
Маршрутизатор Cisco 3600 обеспечивает высокую производительность и низкую задержку, что обеспечивает высокое качество голоса. Корпорация планирует возможный переход к технологии Frame Relay и поддержку удаленных пользователей и работников в Гонконге и Нью-Йорке, где добраться до офиса может оказаться весьма сложной задачей. Маршрутизатор Cisco 2600 будет в конечном итоге использован в качестве сервера доступа для удаленных сотрудников. Если корпорация примет решение о переходе на сеть Frame Relay, то маршрутизаторы 3600 смогут поддерживать необходимые протоколы.
Следует заметить, что не все клавишные системы обеспечивают автоматический выбор маршрута для коммутации в первую очередь голосовых потоков данных. Если возникает желание использовать такой тип конфигурации, следует обратиться к производителю клавишной системы или мини-АТС, чтобы убедиться, что данное оборудование допускает такую возможность.
Постепенная модернизация сети
В обновленной сети международной компании дополнительная полоса пропускания не является бесплатной. В табл. 13.19 приводится подробное описание постепенных затрат.
Таблица 13.19. Пример 3: постепенные затраты
Звонки из Сан-Хосе в...
Исходная скорость 64 Кбит/с (ежемесячная стоимость, $)
Новая скорость 128 Кбит/с (ежемесячная стоимость, $)
Новая скорость 192 Кбит/с (ежемесячная стоимость)
Увеличение стоимости (ежемесячное, $)
Токио
8,700
13,400
4,700
Токио — Гонконг
5,500
—
Чикаго
1,250
$,050
800
Нью-Йорк
1,400
3,100
1,700
Лондон
6,400
13,400
7,000
Лондон — Милан
5,100
8,150
3,050
Лондон —
Франкфурт
4,250
—
Итого
17,250
Функциональные особенности сети
После перестройки сеть корпорации модернизируется (в ней интегрированы голос и данные) и является достаточно гибкой для того, чтобы можно было осуществить переход к новому типу совместной работы. Ниже приведены функциональные особенности перепроектированной сети.
В рассмотренном проекте была расширена IP-сеть корпорации, что позволяет использовать опыт, уже накопленный организацией в управлении инфраструктурой. Для сжатия используется алгоритм CS-ACELP, который, включая служебные сообщения, использует по 9 Кбит/с на один вызов.
Маршрутизатор Cisco 3600 является модульным и обеспечивает возможность перехода от частной линии к технологии Frame Relay, что является одним из потенциальных требований корпорации.
Служба VoIP представляет собой основанную на стандартах технологию, которая позволяет осуществить в будущем интеграцию с приложениями стандарта Н.323, такими как программное обеспечение доставки видео и технологии, основанные на Web, такие как NetMeeting корпорации Microsoft .
Пример 3: финансовый анализ
В табл. 13.20 приведены капитальные затраты в филиалах и штаб-квартире корпорации, которая рассматривается в примере 3. Требуемая дополнительная полоса пропускания, которая обсуждалась в предыдущем разделе, приведет к затратам в размере 22050 долларов в месяц.
Таблица 13.20. Пример 3: капитальные затраты
Оборудование /расположение
Количество подразделений
Стоимость для отдельного подразделения($)
Всего
Маршрутизаторы Cisco 3620 и 3640
84,000
Модули клавишных систем филиалов
9
700
6,300
Магистральные модули мини-АТС штаб-квартиры
1
5,418
5,418
Общие капитальные вложения
95,718
В табл. 13.21 дана сравнительная оценка затрат и получаемой экономии, а также чистая ежемесячная экономия. За счет перемещения внутренних голосовых потоков на магистраль маршрутизатора организация экономит примерно 175000 долларов в год. Используя уравнение, приведенное на рис. 13.16, можно подсчитать период окупаемости, который составляет меньше восьми месяцев.
Таблица 13.21. Пример 3: экономия и срок окупаемости
Расходы/Экономия/Срок окупаемости затрат
Сумма ($)
Ежемесячные затраты на телефонную сеть
Коэффициент 95% (Р=0,05)
Ежемесячная экономия за счет служб телефонной сети
Ликвидация линии Е1 от штаб-квартиры к телефонной сети Необходимые дополнительные WAN-каналы
32,326
0,95
30,710
950 -17,250
Чистая ежемесячная экономия по всей сети
14,410
Годовая экономия по всей сети
172,919
Капитальные затраты
Стоимость установки (проектная)
Общие капитальные вложения
Период окупаемости (месяцев) 7,7
95,718
15,000
110,718
Экономия за счет модернизации сети превышает 173000 долларов. Период окупаемости, равный восьми месяцам (рис. 13.21), является минимальной оценкой при условии увеличения полосы пропускания частной линии. После анализа характера потоков данных полосу пропускания можно уменьшить.
В табл. 13.21 приведен подробный анализ, который позволяет вычислить поминутную первоначальную стоимость. Общее ежемесячное время внутрисетевых переговоров для всех офисов составляет 107267 минут, а его общая месячная стоимость составляет 32326 долларов. Разделив 32326 на 107267, получаем среднюю стоимость одной минуты, равную 0,30 доллара, для всех переговоров между штаб-квартирой и филиалами. Для передачи 95% потоков данных через сеть данных сеть должна быть модернизирована с ежемесячными затратами 17250 долларов. 95% от 107267 составляют 101904 минуты. Разделив ежемесячную стоимость модернизации сети на объем данных в минутах, получаем среднюю ежеминутную стоимость, равную 0,17 доллара. В данном случае корпорация получила возможность уменьшить свою среднюю поминутную оплату с 0,30 до 0,17 доллара, т.е. достигнув экономии в 43%.
Рис. 13.21. Финансовый анализ для транснациональной корпорации
Пример 3: резюме
Для международной корпорации в примере 3 оказалась возможным сэкономить более 173000 долларов в месяц за счет изменения полосы пропускания и расширения IP-сети. С помощью Java-менеджера были упрошены конфигурация и схема размещения устройств в сети. Использование маршрутизаторов серии Cisco 3600 позволило организации воспользоваться преимуществами модульной технологии для дальнейшего роста и развития сети.
Резюме
В настоящей главе были описаны основные аспекты совместного использования сети для передачи голоса и данных, которые должны быть рассмотрены при проектировании многофункциональной интегрированной сети для голоса и данных. В ней описаны возможные технологии — VoIP, VoFR и VoATM — и приведены основные этапы анализа, позволяющего найти оптимальное решение. В настоящей главе описан состоящий из шести этапов процесс проектирования интефированной сети голоса и данных, за которым последовало описание нескольких примеров, иллюстрирующих процесс проектирования. В рассмотренных примерах использовалась реальная обстановка и действующие цены, была описана реализация необходимых технологий, позволяющая получить прибыль. При модернизации сети рекомендуется использовать состоящий из шести этапов процесс, который позволяет проанализировать характер потоков данных, учесть требования к качеству, вычислить общую задержку и решить вопрос о том, какой проект наилучшим образом удовлетворяет потребности организации. Выбираемое решение базируется на текущих и будущих потребностях, а также на анализе существующей сетевой среды.
Часть
V
Приложения
В этой части...
Приложение А. Ответы на контрольные вопросы ' Приложение Б. Дополнительная литература
Приложение
А
Ответы на контрольные вопросы
Глава 1
Назовите три компонента сети с выделенной линией.
Два абонентских канала, каналы оператора связи и междугородше каналы.
Назовите два типа сетей с выделенными линиями.
Сети с соединениями “точка-точка” и многоточечные.
Назовите три уровня модели сети Cisco и кратко опишите их функции.
Уровень доступа является точкой подключения конечных пользователей к сети; уровень распределения — точкой агрегации устройств и потоков данных, в его функции входят безопасность, проверка прав доступа и обобщение данных и маршрутов; базовый уровень — это магистральная часть сети, которая выполняет только быструю коммутацию соединений между разными зонами уровня распределения.
В чем состоят основные достоинства сети с использованием структуры AWID?
Предприятие может снизить затраты и повысить производительность телекоммуникационных служб за счет использования единой сети для всех его потребностей в связи.
Какой стандарт 1TU-T используется для сжатия голосовых данных?
G.729 и G.729a являются наиболее часто внедряемыми стандартами ITU-T и повсеместно используются в технологиях сжатия голосовых данных.
Какие два сегмента коммерческих рынков могут выиграть от внедрения технологии AW1D?
Внедрение технологий AWID иа крупных предприятиях н в сетях провайдеров позволяет снизить затраты и повысить производительность сети.
Глава 2
Как называется обычное состояние телефонной линии, когда трубка опушена?
Режим ожидания (on-hook).
Какое устройство в телефоном аппарате преобразует двухпроводное кабельное соединение в четырехпроводное и для каких еще целей оно используется?
Гибридный конвертор; он также обеспечивает цепь для передачи локального сигнала от микрофона к динамику.
Назовите три типа служебных сигналов, используемых для установления соединения, и их основное назначение.
Контрольные сигналы используются для установления и разрыва соединения; адресные сигналы используются для согласования метода передачи цифр телефонного номера точки назначения; информационные сигналы используются для отслеживания процесса установления соединения и передачи предупреждающих сообщений абонентам телефонной сети.
Перечислите три типа контрольных сигналов стандарта Е&М.
Группа прерывистых стандартных сигналов, стандарт немедленного старта и отложенного старта.
Какой тип абонентской линии является типичным для США и каковы его отличительные характеристики?
Тип 1 Е&М, который является двухпроводным и поддерживает стандарт на передачу служебных сигналов по контакту заземления.
Какой тип абонентской линии является типичным вне США и каковы его отличительные характеристики?
Тип 5 Е&М, который является двухпроводным, использует только контакты Е и М и контакт SG для передачи служебных сигналов по заземлению.
Какие два типа сигналов передачи адреса рассмотрены в данной главе?
Пульсовый и тоновый (DTMF) набор номера.
Какое устройство решает проблему N2?
Коммутатор.
Укажите два типа магистралей, которые следует использовать для создания выделенных линий для входящих И ИСХОДЯЩИХ звонков?
Магистрали DID и DOD.
Назовите два основных метода устранения эха.
Подавление эха и компенсация эха.
Глава 3
С какой частотой производится выборка голоса при использовании кодировки G.711 РСМ?
8000 раз в секунду.
Приведите два примера гибридной кодировки.
CS-ACELP и LD-CELP.
Каким образом 1TU-T оценивает качество голосового сигнала?
С помощью метода средней экспертной оценки (MOS).
Сколько непрерывных фреймов содержится в суперфрейме?
Двенадцать.
Какой метод кодирования в линии Т1 гарантирует выполнение требования плотности единичных импульсов?
B8ZS.
Какой тип фреймов D4 используется в суперфреймах линий Т1 ?
1000 1101 1100.
Как называется формат фреймов канала Т1?
Мультифрейм.
Какие два метода кодировки используются для каналов Е1?
ANI и HDB3.
Сколько времени требуется для передачи одного бита по линии Т1?
648 наносекунд.
Как называется отдельный канал для передачи служебных сигналов, который используется в телефонной сети?
SS7.
Глава 4
Какое устройство Cisco, использующее структуру шасси с фиксированной конфигурацией, обеспечивает полнофункциональное интегрированное решение?
Многофункциональный концентратор МС3810.
Истинно ли утверждение: маршрутизатор серии 3600 поддерживает аналоговые и цифровые голосовые порты?
Истинно. Маршрутизатор 3660 поддерживает до 24 аналоговых и 360 цифровых голосовых интерфейсов.
Истинно ли утверждение: маршрутизатор серии 3640 может выполнять функции технологий VolP/VoFR/VoATM?
Истинно. Все устройства серии 3600 могут выполнять такие функции.
Перечислите три компонента цифрового пакетного модуля магистралей Т1/Е1.
Многопотоковая карта магистрального канала (MET VWIC), модуль NM-HDV и пакетный голосовой модуль DSP (PVDM).
Какой из аналоговых интерфейсов позволяет осуществить подключение к телефонной станции или открытой коммутируемой телефонной сети (PSTN)?
абонентский (FXS);
магистральный (FXO);
в) стандарта Е&М.
интерфейс стандарта FXO позволяет создать аналоговое соединение с АТС или телефонной сетью.
Глава 5
Какой тип соединения позволяет осуществлять вызовы между двумя устройствами, подсоединенными к одному и тому же маршрутизатору?
Локальное соединение.
Как называется соединение, которое автоматически набирает номер абонента при поднятии трубки телефонного аппарата?
Соединение PLAR.
Какой интерфейс осуществляет соединения с открытой коммутируемой телефонной сетью (PSTN) и что это за соединения?
Интерфейс FXO.
Какой интерфейс подсоединяется непосредственно к телефонной трубке и обеспечивает сигнал вызова, питание линии и напряжение звонка?
Интерфейс FXS.
Какая голосовая технология, по мнению аналитиков, имеет тенденцию долговременного роста?
Технология VoIP (передача голоса по 1Р-сетям).
Стандарт Н.323 представляет собой базу для... (продолжите).
...стандартизированной передачи голоса, видео и данных по 1Р-сетям.
За счет чего широковещательная сеть, используя протоколы VoIP и VoFR, позволяет пользователю сэкономить средства?
За счет отказа от дорогостоящих выделенных линий.
Что уменьшается при использовании фиксированных пакетов небольшого размера в сетях VoATM?
Задержка и вариации задержки.
Какой из описанных в настоящей главе стандартов предназначен для работы с оборудованием разных производителей?
Стандарт Н.323.
Какие приложения позволяют пользователю получать все сообщения из одной точки?
Унифицированная система передачи сообщений.
Глава 6
Какой модуль необходимо использовать в маршрутизаторах 2600-й и 3600-й серий, чтобы установить платы VIC?
Сетевой голосовой модуль (VNM).
Сколько голосовых портов можно установить в один разъем сетевого модуля маршрутизатора 2600-й серии?
Четыре порта (две платы WIC по два голосовых порта в каждой).
Какие три типа интерфейсных плат распределенной сети можно установить в модуль VNM?
Платы интерфейсов FXS, FXO, Е&М.
Подтвердите или опровергните следующее утверждение: у всех маршрутизаторов ЗбОО-й серии на передней панели имеется консольный порт.
Неправильно, во всех устройствах 3600-й серии консольный порт расположен на задней панели.
Что нужно сделать для проверки правильности установки платы VIC?
Проверить, горят ли светодиодные индикаторы, соответствующие нужному разъему модуля VNM, в котором установлена карта VIC.
Для возможности использования какого модуля была изменена конструкция шасси MC38I0?
Для модуля VDM.
Назовите возможную причину автоматического отключения МС3810 после непродолжительной работы.
Устройство перегревается.
При установке голосовых модулей в маршрутизатор AS5300 необходима хотя бы одна функциональная плата. Какая именно?
Должна быть установлена функциональная плата с четырьмя портами T1/PRI или E1/PRI для соединения с распределенной сетью или подключения телефонных устройств.
Опишите функции технологии MICA.
Соединение модема с каналом ISDN (Modem ISDN Channel Aggregation).
Подтвердите или опровергните следующее утверждение: маршрутизатор AS5300 использует те же кабели, что и маршрутизаторы 2600-й и 3600-й серий.
Утверждение верно.
Глава 7
Какой стандарт голосового порта позволяет осуществить подсоединение к стандартному интерфейсу мини-АТС или к открытой коммутируемой телефонной сети?
Стандарт интерфейса FXO.
Что представляет собой ветвь вызова?
Ветвь вызова — это логическое соединение маршрутизатора и конечной точки (абонента).
Какая команда установки глобальной конфигурации позволяет задать свойства порта FXS?
Команда voice-port.
Какой европейский стандарт кодека используется для импульсно-кодовой модуляции стандарта ITU-T?
Кодек A-типа.
Верно ли утверждение: передача голосовых данных аналогична передаче обычных данных, а задержка доставки пакетов ощутимо не влияет на нее
Неверно.
Как следует сконфигурировать маршрутизатор, чтобы расширить набранные цифры 55512 и передать цифру 1 и код области 859?
Ввести команду пит-ехр 55512 185955512.
Что следует сделать в первую очередь при проверке работоспособности голосового порта?
Подключить телефонное устройство и убедиться в наличии сигнала ответа (зуммера).
Какое мощное средство устранения неисправностей может серьезно снизить эффективность работы маршрутизатора?
Команда debug.
Глава 8
Какой тип сети Frame Relay минимизирует количество транзитных переходов и предоставляет различное качество обслуживания?
В сети со множеством резервных связей можно получить наименьшее расстояние между двумя узлами; такая структура имеет максимальную гибкость, поскольку можно использовать различные уровни качествва обслуживания (QoS) между двумя узлами.
Назовите две основные категории задержки и три специфических типа каждой из категорий.
Различают две общие категории задержек — постоянная задержка и переменная задержка. Постоянная задержка включает задержку распространения, задержку обработки и последовательную задержку. Переменная же состоит из трех компонентов: задержки, вызванные использованием буферов восстановления синхронизации, задержки, связанные с наличием очередей, и задержки распределенной сети.
Каков стандартизированный механизм фрагментации данных Frame Relay?
Стандарт FRF. 12 организации Frame Relay Forum используется для фрагментации данных в сетях Frame Relay.
Каков стандартизированный механизм фрагментации данных в канале PVC, используемом для сети VoFR?
Стандарт FRF.11, приложение С, организации Frame Relay Forum используется для фрагментации данных в канале PVC сети Frame Relay.
Какая команда используется для конфигурирования механизма PQ-WFO?
Подкоманда voice bandwith группы команд map-class frame-relay class используется для установления приоритетной очередности голосового потока данных.
Назовите предпочтительный метод формирования очереди для соединения VoFR.
Наиболее предпочтительным механизмом для установления очередности является технология PQ-WFQ.
Как сконфигурировать скорость C1R для ограничения потока?
Подкоманда frame-relay cir группы команд map-class frame-relay class используется для ограничения скорости голосового потока данных.
Как сконфигурировать поканальное (для каждого виртуального канала) формирование очереди и формирование потока для всех каналов PVC интерфейса Frame Relay?
Для всех каналов PVC интерфейса Frame Relay сконфигурировать покаиальиое (для каждого виртуального канала) формирование очереди и ограничение потока данных можно с помощью команды frame-relay traffic-shaping.
Какая максимальная однонаправленная задержка допустима при разработке VoFR-сети?
Максимальная задержка в одном направлении для сети VoFR ие должна превышать 150-200 мс.
Какое количество байт в VoFR-фрейме не является полезной нагрузкой?
В VoFR-фрейме от 6 до 8 байт могут быть непроизводительными затратами.
Глава 9
Назовите две обшие категории классов обслуживания ATM и расскажите, где они обычно применяются.
Две наиболее общие категории классов обслуживания ATM — это трафик реального и нереального времени. Категория реального времени присваивается потокам данных, которые чувствительны к задержкам, как, например, передача видео или голосовых данных; вторая категория используется в основном для потоков обычных данных.
Какой класс обслуживания рекомендуется для голосового потока данных и почему?
Класс перемеииой скорости передачи категории реального врмеии обычно используется для голосового потока, поскольку ои соответствует качеству обслуживания, которое гарантирует, что задержка ие превысит требуемого предела.
Опишите ATM-ячейку, а также байты заголовка и полезной нагрузки.
Ячейка ATM содержит 53 байта, 5 из иих — это заголовок, 48 байт — полезная нагрузка.
Приведите формулы для расчета полосы пропускания, необходимой для определенного кодека.
Основная формула расчета такова: полоса пропускания ATM = ([количество ячеек иа выборку х 53] х 8)/скорость выборки в миллисекундах.
Назовите основные принципы, которыми следует руководствоваться при расчете параметров формирования потока данных канала PVC ATM для переноса голосовых вызовов.
Пиковое значение = 16 х количество вызовов х 2; среднее значение = 16 х количество вызовов; величина всплесков = 4 х количество вызовов.
Какие типы инкапсуляции используются для голоса и данных?
Для голоса используется инкапсуляция aalSmux, для данных обычно используется инкапсуляция aal3snap.
Какой фактор непроизводительных затрат используется при расчете общей полосы пропускания, необходимой для передачи данных по каналу PVC?
Коэффициент непроизводительных затрат равен; 1,13 умножить на требуемую полосу пропускания для приложения.
Что нужно настроить в Cisco МС3810, чтобы можно было передавать данные через интерфейс АТМО?
Для контроллера 11 0 необходимо задать конфигурацию командой mode atm.
Сколько каналов используется для технологии ATM в линии Т1?
Все 24 подканала линии Т1 используются для технологии ATM.
Какая из команд show показывает ATM-конфигурацию для каждого виртуального канала PVC?
Команда show atm pvc позволяет просмотреть конфигурацию каждого постоянного виртуального канала (PVC), определить инкапсуляцию, категорию обслуживания, пиковую скорость, среднюю скорость, количество ячеек всплесков н состояние канала.
Глава 10
Сколько байт добавляет заголовок RTP к заголовку протокола UDP?
12 байт.
Какой стандарт 1TU-T определяет рекомендованную голосовую задержку при передаче в одном направлении?
Стандарт ITU-TG.114.
Какая команда конфигурирования сетей VoIP используется для включения фрагментации, но при этом воздействует на все фреймы, выходящие с интерфейса?
Команда mtu size.
Какой стандарт на передачу служебных сигналов ISDN использует протокол ITU-T Н.323 для осуществления запроса на соединение?
Стандарт Q.931.
В каком документе RFC IETF описан протокол RSVP?
Документ RFC 2205.
Какая команда show отображает информацию об адресуемой точке вызова в суммарной таблице?
Команда show dial-peer voice summary.
Сжатие заголовка RTP может уменьшить длину заголовка протокола 1P/UDP/RTP с байт до 2 или 4.
40 байт.
Какой метод установления очередности используется в четырех типах очередей, называемых высокоприоритетной, среднеприоритетной, очередями с нормальным и низким приоритетами?
Приоритетная очередь.
Сколько байт полезной нагрузки содержит по умолчанию пакет VoIP?
20 байт.
Сколько байт служебной информации использует технология Ethernet в IP- приложениях на 2-м уровне?
14 байт.
Глава 11
Назовите два компонента 1Р-телефонии Cisco, которые используются для подключения к телефонной сети (PSTN).
Шлюз Cisco IOS Gateway и шлюз цифровых магистралей может быть использован для подключения к обычной телефонной сети.
Назовите три типа сообщений протокола skinny station.
Сообщения управления вызовами, управления сообщениями регистрации и управления.
Назовите две функции 1Р-телефонов Cisco.
IP-телефоны корпорации Cisco выполняют функции кодека и клиента службы DHCP.
Какой стандартный протокол используется IP-телефоном корпорации Cisco для связи со службой Cisco CallManager?
Протокол skinny station, согласно политике корпорации Cisco Systems, является стандартом де-факто для IP-телефонов.
Какие протоколы используются для транспортировки потока голосовых данных VoIP?
Протоколы IP, UDP и RTP используются для передачи голосовых данных в IP-сети.
Какие серверы для объединения мультимедийных потоков данных рассматриваются в настоящей книге?
Устройства MCS-7822 и MCS-7835.
Назовите три модели голосовых шлюзов.
Голосовые шлюзы DT-24+/DE-30+, шлюз VG-200 и голосовой модуль Т1 моделей Catalyst 6000.
Какой(ие) из JP-телефонов, описанных в данной главе, имеет встроенный Ethernet-коммутатор?
IP-телефон 7910+SW корпорации Cisco и модель 7960 IP-телефона имеют встроенные Ethernet-коммутаторы, которые интегрированы в устройство.
Какую полосу пропускания использует G.729-вызов?
Вызов стандарта G.729 использует 24 Кбит/с от полосы пропускания.
Назовите два типа конференций, поддерживаемых в структуре службы CallManager
Служба CallManager поддерживает два типа конференций — Ad-Hoc и Meet-Me за счет программного обеспечения конференционных мостов или встроенного аппаратного процессора DSP.
Глава 12
Каковы четыре основных различия между мини-АТС и клавишной системой?
Мини-АТС изначально являются цифровыми устройствами, в то время как клавишные коммутаторы могут быть как аналоговыми, так и цифровыми; мини-АТС по своей структуре очень близки к обычным АТС, клавишная система при этом вообще не является коммутатором; мини-АТС обычно используются на крупных предприятиях или узлах, клавишные системы традиционно используются в небольших филиалах или на небольших предприятиях; для звонка через мини-АТС обычно приходится набирать цифру “9” для получения доступа к внешней линии, для звонка через клавишный коммутатор достаточно нажать необходимую клавишу, которая связана с внешней линией.
Каковы главные компоненты телефонной сети (PSTN) на рынке США и кто их обеспечивает?
Операторы междугородной связи обычно предоставляют услуги коммуникации на большие расстояния. Операторы местной связи обычно предоставляют доступ к местным АТС. Операторы телефонной связи (традиционной), как правило, являются государственными монополиями, которые предоставляют услуги связи на всей территории страны.
Каковы четыре типа проектирования сетей коммутации для мини-АТС?
Сети для мини-АТС могут быть с централизованным, распределенным, дисперсным и дополнительным управлением.
Какие типы карт каналов обычно устанавливаются в мини-АТС и каковы их функции?
Ситемные платы для контроллеров процессоров, память, коммутирующие карты и платы управления устанавливаются в мини-АТС. Могут быть так же использованы карты обслуживания для портов, конференций, входные/выходные модули, карты связей между блоками и карты для связи с сервером в компьютерной телефонии. Кроме перечисленных выше, могут быть установлены линейные платы для аналоговых, цифровых, ISDN PRI служб и служб IP, а также аналоговые и цифровые карты магистралей.
Как обрабатываются вызовы в час пик?
Параметр количества попыток вызова в час пик () является параметром описания пиковой загруженности телефонного коммутатора, такого как мини-АТС. МиниАТС должна быть рассчитана на соответствующий поток соединений в час пик таким образом, чтобы ннкто из абонентов не сталкивался с наличием сигнала “занято” в трубке при попытке позвонить по внешнему каналу.
Для чего используется главный распределительный шкаф (MDF)?
Главный распределительный шкаф (MDF) соединяет магистрали от городского коммутатора местного оператора связи с кабельной системой потребителя. Промежуточный шкаф IDE соединяет MDF с конкретными телефонными парами.
Где происходит обработка вызовов в проекте “клиент/сервер”?
Обработка вызовов в проекте “клиент/сервер" происходит на уровне программных обработчиков, но не спомощью аппаратного обеспечения минн-АТС.
Какие функции выполняют карты линий в мини-АТС?
Карты линий предоставляют аналоговые и цифровые службы, а также интерфейсы ISDN PRI для абонентского оборудования, такого как телефоны.
Какие пять типов служебных сигналов используются в сети телекоммуникаций?
В телекоммуникационной сети используются контрольные, информационные, адресные, управляющие и предупреждающие сигналы.
Каково назначение задней панели мини-АТС?
Задняя панель мини-АТС служит для посоединения абонентских линий, магистралей и централизованных средств управления к коммутирующей структуре и шннам.
ПриложениеПриложениеББ
Приложение
Приложение
Б
Б
Дополнительная литература
Ниже перечислено несколько книг по маршрутизации, коммутации, телефонии и технологиям передачи голоса, которые будут неплохим дополнением к даннойкниге. Приведенный список не претендует на то чтобы быть всеобъемлющим. это всего лишь базовый материал. Приведенные ниже издания содержат описание рассматриваемых технологий и могут послужить в качестве справочников по рассматриваемым темам.
Традиционная телефония
Bates, Regis J., Introduction to T1/T3 Networking, Boston: Artech House, 1992.
Bell Telephone Laboratories, Inc., Engineering and Operations in the Bell System. Indianapolis: Western Electric Company, Inc., 1977.
Bellamy, John. Digital Telephony, 3rd ed.. New York: John Wiley & Sons, Inc., 2000.
Bhatnagar, P. K., Engineering Networks for Synchronization, CCS 7, and ISDN: Standards, Protocols, Planning, and Testing, New York; Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1997.
Bigclow, Stephen J., Understanding Telephone Electronics, 3rd ed., Indianapolis: SAMS. 1991. Flanagan, William A., T-l Networking: How to Buy, Install and Use T-l from Desktop to DS-3, 5th ed,. New York: Telecom Books, 1997.
Freeman, Roger L., Telecommunication System Engineering, 3rd ed„ New York: John Wiley & Sons, Inc., 1996.
Mazda, Fraidoon, ed. Telecommunications Engineer’s Reference Book, Oxford: Butterworth- Heinemann, 1996.
Pecar, Joseph A., Roger J. O’Connor, and David A. Garbin, The McGraw-Hill Telecommunications Factbook, New York: McGraw-Hill, Inc., 1993.
Reeve, Whitham D., Subscriber Loop Signaling and Transmission Handbook: Digital, New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1995.
Reeve, Whitham D., Subscriber Loop Signaling and Transmission Handbook: Analog. New York; Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1992.
van Bose, John G., Signaling in Telecommunications Networks, New York; JohnWiley & Sons. Inc., 1998.
Передача голоса по пакетным сетям
Black, Uyless, Voice Over IP, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, 2000.
Davidson, Jonathon, and James Peters, Voice over IP Fundamentals, Indianapolis: Cisco Press, 2000.
Douskalis, Bill, IP Telephony: The Integration of Robust VoIP Services, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, 2000.
Flanagan, William A., Voice Over Frame Relay, New York: Telecom Books, 1997.
Minoli, Daniel, and Emma Minoli, Delivering Voice over Frame Relay and ATM, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1998.
Minoli, Daniel, and Emma Minoli, Delivering Voice over IP Networks, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1998.
Разработка сети, маршрутизация
и коммутация
Armitage, Grenville, Quality of Service in IP Networks, Indianapolis: Macmillan Technical Publishing, 2000.
Birkner, Matthew H., Cisco Internetwork Design, Indianapolis: Cisco Press, 1999.
Chappell, Laura, Advanced Cisco Router Configuration, Indianapolis: Cisco Press, 1998.
Cisco IOS Dial Solutions, Indianapolis: Cisco Press, 1998.
Clark, Kennedy, and Kevin Hamilton, Cisco LAN Switching, Indianapolis: Cisco Press, 1999.
Doyle, Jeff, Routing TCP/IP. Vol. 1, Indianapolis: Cisco Press, 1998.
Oppenheimer, Priscilla, Top-Down Network Design, Indianapolis: Cisco Press, 1998.
Paquet, Catherine, Building Cisco Remote Access Networks, Indianapolis: Cisco Press 1999.
Teare, Diane, Designing Cisco Networks, Indianapolis: Cisco Press, 1999.
Полезные Web-узлы
www.ietf.org— Web-узел группы The Internet Engineering Task Force (проблемная группа проектирования Internet), где читатель сможет найти как проекты документов, так и готовые RFC (Request For Comments — серия документов, содержащая описание стандартов и протоколов), а также обсуждение новых идей, относящихся к передаче мультимедиа-информации в пакетных сетях.
www.itu.ch — Web-узел международного союза по телекоммуникациям (The International Telecommunications Union — ITU), где можно приобрести или загрузить множество документов стандартов, которые описывают устаревшие и современные сети передачи голоса.
www.cisco.com— Web-узел корпорации Cisco Systems, Inc., который содержит множество полезной информации об аппаратных решениях Cisco и статей о методах внедрения оборудования и техническую документацию.
www.ieee.org — Web-узел Института инженеров по электротехнике и элктронике (The International Association of Electrical and Electronics Engineers — IEEE), где читатель найдет множество стандартов локальных и распределенных сетей.
www.ansi.org — Web-узел национального института стандартизации США (The American National Standards Institute — ANSI), в материалах которого можно найти информацию о стандартах, которые используются в США.
www.eia.org — Web-узел ассоциации электронной промышленности и ассоциации промышленности средств связи (The Electronics Industry Associa- tion/Telecommunications Industry Association — E1A/T1A), на котором представлены стандарты Е1А/Т1А.
c5.hakker.com/signalling — Web-узел, посвяшенный стандартам телефонии на передачу служебных сигналов, в частности стандартам R1 и R2.
Предметный указатель
А
Автоматический дежурный, 435
Агент вызова, 391
Адресуемая точка вызова, 197; 239; 259; 342
сети VoATM, 340; 342; 343
сети VoFR, 247
сеги VoIP, 256
телефонной сеги, 240; 343
В
Ветвь вызова, 199; 200
Виртуальный шаблон, 335; 376
Внешнее расширение, 158; 215; 217
Выборка, 78; 79; 326
Вызов
Cisco VoIP, 360
PLAR, 146; 215; 216
VoFR, 270
в канале Cisco, 302
в канале FRF. 11,304
внесетевой, 146
внутрисетевой, 145
коммутируемый, 217
обратный, 434
перенаправление, 434
постоянный, 217
Г
Гибридный преобразователь, 51
Голосовая почта, 436
3
Задержка, 39; 324; 350; 351; 363; 441; 445;
447; 451
обработки, 274; 449
обшая, 450
переменная, 275; 449
последовательная, 2 74; 3 73; 448
постоянная, 273; 448
распределенной сети, 275
распространения, 274; 448
связанная с очередностью, 275; 449
И
Импеданс, 225; 228
Интерактивный голосовой отклик, 436
Интерфейс
Е&М, 56; 112; 125; 149; 151; 174; 186;
198; 207; 213; 236; 360
FXO, 70; 149; 151; 185; 198; 204; 205; 222; 225; 236
FXS, 149; 176; 185; 198; 205; 206; 222;
225; 236
ISDN, 426
абонентской линии, 125
аналоговой линии, 425
голосовой, 138; 168; 174
магистрального капала, 426
магистральной линии, 125
оконечный. 414
цифровой линии, 425
К
Канал
виртуальный, 35; 156; 321
коммутируемый, 35; 270
постоянный, 35; 234; 2 70; 301; 341; 344
Карга
линии, 425
обслуживания магистрали, 425
Качество обслуживания, 280; 323; 363
Квантование, 78; 80
гютрешност ь, 81
Клавишный переключатель, 151; 412
Класс обслуживания, 322
переменной скорости передачи, 322
постоянной скорости передачи, 322
с доступной скоростью передачи, 322
с неопределенной би товой скоростью, 322
Кодек, 78; 79; 210; 211; 212; 255; 2 94
Кодирование, 78; 82; 445
биполярное высокой плотности, 238
гибридное, 85
линейное предикативное, 85
с чередованием полярности элементов, 99;
238
с чередованием полярности, заменой восьми нулей и возвращением к нулю, 99
формы волны, 84
Коммутация
быстрая пакетная, 428
каналов, 427
пакетов, 428
транзитная, 305
м
Мгновенное соединение, 54; 71
Модуль
IQBaseT, 122
АРМ, 178
AVM, 178
BRI, 182
BVM, 182
DSP, 191
DVM, 179; 182; 232; 332
IMA, 326
М FT, 325; 331
MICA, 189
VDM, 183
VIC,124
VNM, 168; 170; 172; 175
WAN, 170
голосовой, 122; 136; 138
липин ATM, 122
линии El, 126; 234
линии ISDN. 122
линии ТЕ 403
обслуживания, 403
передачи голоса с высокой плотностью, 126
сетевой, 124; 168; 172; 175
синхронных последова тельных интерфейсов, 131
Мулыифрейм, 100; 103
н
Набор номера
двухтональный мпогочастотный, 60
импульсный, 60
тоновый (DTMF), 60
О
Обнаружение голосовой активности, 274;
398;458
Ограничение потока данных, 281; 286;
326; 339
Очередь
CBWFQ, 366; 369
FIFO, 291; 366; 367
LLQ, 352; 365; 3 71; 3 72
PQ-CBWFQ, 371
PQ-WFQ, 298; 370
WFQ, 292; 295; 298; 330; 366; 368
настраиваемая, 366; 367
приоритетная, 329; 366; 367
п
Пилотный номер, 388
Плотность единичных импульсов, 99
Подавление пауз, 274
Порт
голосовой, 19 7; 214; 215; 223; 23 7
аналоговый, 200
логический, 235
цифровой, 201
Последняя миля, 29
Процессор, 114; 116; 118; 119; 120; 129; 131;
134; 136; 137; 189
AIP, 334
VIP, 314
многофункциональный интерфейсный,
138
центральный, 422
цифровой обработки сигналов, 85; 127;
130; 189; 191; 214; 231; 378
Р
Распределительный шкаф
главный, 416
промежуточный, 416
Резервирование полосы пропускания, 359
Резервирование ресурсов, 359
Рычажный переключатель, 51
С
Сегментация и сборка (SAR), 324
Сеть
ОРТ, 386
Frame Relay, 37; 272
VoATM, 324
VoFR, 301
X.25, 37
блокирующая, 429
коммутирующая, 414
многоточечная, 31
неблокирующая, 429
передачи голоса, 28
аналоговая. 28
цифровая, 28
с выделенными линиями, 29
технологии AVVID, 386
точка-точка, 30
традиционная, 27
Х.25. 269
частная виртуальная, 415
широковещательная, /57; 159
Сжатие, 78; 83; 445
вокодером, 84
гибридное, 85
заголовка протокола RTP, 364; 365
формы волны, 84
Сигналы
адресации, 51
занятости линии, 49; 253
индикации процесса вызова, 61
информационные, 51; 61
контрольные, 51
обратного вызова, 49; 61
предупреждающие, 61
Синхронизация, 229; 232
буферы восстановления, 2 75; 449; 450
восстановление, 275
неустойчивая, 39; 321; 442; 445
Системы
второго поколения, 414
первого поколения, 414
третьего поколения, 415
Скорость
всплесков
избыточная, 277; 297
согласованная, 277; 297
несоответствие. 282
передачи информации
пиковая, 337
согласованная, 276; 297; 300
средняя, 337
переменная битовая, 156
постоянная битовая, 156
прохождения ячеек
предельная, 329
средняя, 329
Средняя экспертная оценка, 90; 92; 445; 446
Суперфрейм, 93; 95; 103
расширенный, 93; 96; 103; 233
т
Телефонное эхо, 72; 223; 283; 445 компенсация, 73 подавление, 73; 226; 22 7
Тип обслуживания, 364; 369
У
Уведомление о перегрузке обратное явное, 277; 297; 370 предварительное явное, 277
Управление перегрузками, 364
Уровень
базовый, 34; 42
доступа. 32; 41; 117 канальный, 352 представлений. 352 распределения, 32; 41 сеансовый, 352 сетевой, 352 транспортный, 352 физический, 351
Устройство набора номера, 51
Ф
Фрагментация, 274; 310; 373
ц
Цепь
дополнительная. 51 локальная, 29; 52; 62
ш
Шина
системного процессора. 422
Широковещательная магистраль MBONE, 357
Шум белый, 87 комфортный, 87; 398
э
Эрланг, 430; 466; 477; 478
Научно-популярное издание
Стив Мак-Квери, Келли Мак-Грю, Стефан Фой
Передача голосовых данныхпо сетям Cisco Frame Relay, ATM и IP
Литературный редактор Верстка Художественные редакторы КорректорыЛитературный редактор Верстка Художественные редакторы КорректорыИ. A. llonoea
Литературный редактор Верстка Художественные редакторы Корректоры
Литературный редактор Верстка Художественные редакторы Корректоры
О. В. Линник
ТА. Тараброва, ВЛ'. Павлютин
З.В. Александрова. ТА. Корзун.
Л.В. Коровкина, О. В. Мишутина
Издательский дом “Вильямс”.
101509, Москва, ул. Лесная, д. 43, стр. 1.Изд. лиц. ЛР № 090230 от 23.06.99Госкомитета РФ по печати.
Подписано в печать 23.08.2002. Формат 70x100/16.
Гарнитура Times. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 41,2. Уч.-изд. л. 33,2.
Тираж 3000 экз. Заказ № 1088.
Отпечатано с диапозитивов в ФГУП “Печатный двор” Министерства РФ поделай печати, телерадиовешания и средств массовых коммуникаций.
197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.
та
имши
Передача голосовых данных по сетям Cisco Frame Relay, ATM н IP