Principalele motive pentru care s-a dezvoltat telefonia de tip VoIP sunt: [306004]

Capitolul I

[anonimizat] s-au dezvoltat rapid și s-[anonimizat] a dus la o explozie a aplicațiilor multimedia în timp real.

Pentru a [anonimizat] s-a [anonimizat] (PSTN – Public Switched Telephone Network). [anonimizat]. [anonimizat]: [anonimizat], instalarea sau costurile de apel.

Prin utilizarea lărgimii de bandă a [anonimizat] a doua linii diferite. Acest lucru înseamnă telefonie prin Internet.

Ideea care a stat la baza apariției telefoniei prin Internet a fost realizarea unei convorbiri telefonice utilizând o infrastructură existentă. Așa a [anonimizat] o [anonimizat]-o singură interfață.

Cum Internetul beneficiază de cea mai răspândită rețea fizică care asigură traficul de date pe baza protocolului IP, a [anonimizat] o rețea bazată pe protocolul IP reușind să asigure o anumită calitate a serviciului (QoS- Quality of Service) și având un raport cost/beneficii superior telefoniei tradiționale.

Pentru a [anonimizat]. ITU-T (International Telecommunication Union) a dezvoltat standardul H.323, iar organizația IETF (Internet Engineering Task Force) a dezvoltat protocolul SIP (Session Initiation Protocol ). [anonimizat], [anonimizat] ( Skinny Client Control Protocol) . SCCP a fost dezvoltat cu scopul reducerii costurilor si optimizării traficului din rețea.

Principalele motive pentru care s-a dezvoltat telefonia de tip VoIP sunt:

Reducerea costurilor

Simplificare: o rețea integrată voce/date permite o mai mare standardizare si un necesar mai redus de echipamente

Aplicații avansate: [anonimizat]. Este important să se păstreze aceeași secvență la destinație ca și la emisie. Rețeaua ar trebui să aibă o întârziere cât mai mică și să fie constantă.

.

Interoperabilitatea serviciului VoIP

Pentru ca o [anonimizat], este necesară implementarea funcției de interoperabilitate (IWF – Interworking Function), [anonimizat].

Pentru a [anonimizat] a pachetelor între rețeaua de calculatoare și cea de comunicații mobile. [anonimizat], compresată și transmisă în pachete cu format specific.

Interfețele IWF pentru conectarea la rețeaua de calculatoare a aparatelor telefonice se implementează în variantă analogică.

La aceeași rețea se pot conecta și centrale telefonice private ( PBX – Private Branch Exchange) prin intermediul unor interfețe IWF care implementează algoritmii software de semnalizare și care, printr-un circuit de emulare, pot transmite și în rețeaua telefonică publică.

Prin rețeaua de transfer a pachetelor se pot interconecta mai multe centrale telefonice private .În acest caz, interfețele IWF trebuie să aibă capacități mari de transmisie.

Fig.1.2 Exemplificarea unei rețele cu VoP (Imagine preluată de pe Google)

1.3 Avantajele comunicațiilor de voce

pret foarte scăzut. Pentru transmiterea vocii sub formă de pachete se folosește foarte eficient lărgimea de bandă

se pot oferi o multitudine de servicii suplimentare. Integrarea a două servicii total diferite – transmisia de date și cea de voce, permite oferirea mai multor opțiuni

convergenta rețelelor; protocolul IP tinde să unifice la nivel rețea marea majoritate a rețelelor publice

dezvoltare graduala; tehnologia VoIP se dezvoltă în paralel cu rețelele existente și folosind structura acestora. Trecerea la VoIP se face gradual, ceea ce înseamnă că o să scadă costul punerii în funcțiune a infrastructurii pentru VoIP

Noțiunea de telefonie în rețelele IP este privită sub două aspect: “Voce peste IP” și telefonie peste internet. “Voce peste IP se referă la comunicațiile de voce în rețea, iar telefonie peste Internet se referă la transmisia de voce peste rețelele IP de uz general.

1.4 Arhitectura sistemului VoIP

Sistemul VoIP include 4 module software:

Semnalizări

Voce

Fig.1.4 Arhitectura sistemului VoIP

1 Modulul de procesare a vocii și pachetelor vocale (VPM) – convertește eșantioanele de voce în pachete generice și invers. Acest modul care este implementat cu un procesor digital de semnal (DSP- Digital Signl Processing), cu interfață PCM, efectuează operații de suprimare a ecourilor (G.165) pentru transmisii duplex, compresie a vocii, eliminarea jitterului, sincronizarea de bit și de cadru, redarea vocii în mod continuu din eșantioanele stocate în buffere de tip FIFO (First în, First out).

2 Modulul de semnalizări telefonice (TSM) – interpreteaza semnalizările de pe linia telefonică relativ la schimbările stării sistemului.

3 Modulul protocolului de rețea (NPM) – configurează conexiunile în rețea pe baza comenzilor date de TSM, formează pachete de voce și de semnalizare cu antete specifice dependente de protocol.

4 Modulul de management a rețelei (NMN) – gestioneaza resursele sistemului VoIP.

Modulele TSM, NMN și NPM sunt implementate cu un microprocesor.

Condiții de calitate ale serviciului de voce

Trasmisia vocii în rețele cu transfer de pachete este avantajoasă prin costuri reduse și lățime de bandă mică pentru serviciul VoIP. Totuși în procesul de transmisie a vocii în rețele de calculatoare simulan cu datele, apar anumite aspecte care afectează calitatea semnalului transmis. Calitatea serviciului variază foarte mult. Sunt momente când este rezonabilă, dar și momente când devine intolerabilă din punct de vedere al unei aplicații în timp real. Uneori apar pierderi de pachete de 30-40% făcând imposibilă o comunicație de voce sau video-conferintă.

Calitatea serviciului se estimeaza pe nivelele OSI 1,2 si 3.

A Factorii care afectează calitatea convorbirilor telefonice pe nivelul OSI 1 fizic sunt :

Claritatea

Se referă la lipsa de distorsiuni a semnalului vocal. Claritatea este afectată de atenuarea semnalului, de zgomotul ce se suprapune peste semnalul vocal si de interferențele între canale.

Întârzierea

În sistemele VoIP întârzierea este dată de timpii de prelucrare a semnalului: timpii de acumulare, eșantionare și codare de transmisie, apoi timpii de așteptare în “cozile” ruterelor de pe traseu și timpii de procesare la receptive.

Jitterul reprezintă variația întârzierilor la care sunt supuse pachetelor. Acest fenomen este o problemă importantă ce trebuie depășită în comunicațiile prin voce.

Jitterul apare din cauza întârzierilor produse de cozile de așteptare, dar poate proveni și din cauză că pachetele parcurg trasee diferite.

Pentru a-l compensa, se folosește un buffer la recepție în care sunt ținute primele pachete sosite pentru o durată de timp definită înainte ca informația conținută să fie redată. Pentru a avea o comunicație de calitate trebuie să avem și un jitter mic. Dimensiunea ideală a buffer-ului este aleasa în concordant cu situația rețelei, de obicei este de 50-100ms.

Ecoul

Reflexiile de semnal în secțiunile cu dezadaptare de impedanță din rețea și întarzierile de propagare de peste 50 ms creează fenomenul de ecou si este necesară utilizarea unor circuite de suprimare a ecourilor. Ecoul este cauzat de interferențe dintre microfon și receptor. În cazul comunicațiilor VoIP întârzierea suplimentară duce la accentuarea efectului negativ pe care îl are ecoul asupra calității comunicației. Pentru a combate ecoul se face evaluarea caracteristicilor legăturii și estimarea ecoului ce va apărea, pe baza semnalului transmis. Această estimare este apoi scăzută din semnalul recepționat pentru suprimarea ecoului.

Concluzie: Creșterea întârzierii duce la accentuarea efectului ecoului și la scăderea clarității vocii, ceea ce înseamnă că cei trei parametri nu sunt complet independenți unul de altul.

B La nivel OSI 2 legătură de date apar erorile de transmisie detectate prin control CRC (Cyclic Redundancy Check). Detecția erorilor se face cu coduri ciclice detectoare de erori care au o capacitate mai mare de detecție a erorilor decât suma de control. Pentru aplicații mai speciale se codifică datele în baza unei tehnici de codare pentru corecția erorilor de transmisie (Hamming, Reed-Solomon), ceea ce permite creșterea eficienței canalului de comunicații. Suma ciclică de control se calculează la emisie împărțind polinomul de informație cu un polinom generator, și restul obținut se atașează informației ca CRC. Corecția erorilor se face prin retransmitere.

C Principalele probleme ce apar pe nivel OSI 3 de rețea la transmisia de voce prin PSN (Packet switched network) sunt:

Pierderea pachetelor. Pierderea de pachete este un fenomen critic si poate duce la degradarea calității vocii. Fiecare pachet conține între 20-80ms, în funcție de codec-ul folosit, din semnalul captat de microfon. Când sunt doar câteva pachete pierdute, creierul uman este capabil să reconstruiască zonele pierdute, dar dacă numărul pachetelor este mare, vocea este neinteligibila, claritatea fiind foarte grav afectată.

Întârzierea pachetelor. Dacă întârzierile sunt de lungă durată, participanții la conversație intra în modul de comunicație half-duplex, adică unul dintre ei vorbește, iar ceilalți așteaptă un timp pentru a fi siguri că vorbitorul a terminat ce are de zis.

Dacă timpul de așteptare este ales eronat atunci pot exista doi sau mai mulți vorbitori care încearcă să vorbească în același timp.

Întârzierile de lungă durată provoacă un efect păgubos, care fac ca vorbitorul să-și audă propria voce după un timp după ce a terminat de vorbit.

1.6 Configurare VoIP

Fig. 1.6 Trafic de voce și date într-o rețea IP (Imagine preluată de pe www.cisco.com )

În VoIP, semnalul de voce va fi segmentat de către procesoarele de semnal digital (DSP-uri) în frame-uri și va fi stocat în pachete de voce.

VoIP, este în principal o aplicație software, dar care necesită instalarea hardware-ului necesar pentru a fi folosită: o placă speciala de voce – Voice Interface Card (VIC). Fiecare VIC are două porturi.

Într-o retea WAN, pentru a transmite apeluri telefonice, pe lângă VIC-uri, mai este necesară si o placa WAN Interface Card (WIC), care va face legătura la rețeaua WAN.

Fig.1.6.1 Voice Interface Card (Imagine preluată de pe Google)

Introducerea unei plăci VIC într-un router (Imagine preluată de pe Google)

Există trei tipuri de VIC:

FXS (Foreign Exchange Station) – aceasta se conectează direct la telefon, fax.

FXO (Foreign Exchange Office) – conectează apelurile locale la PSTN sau la PBX.

E&M (Ear and Mouth) – face legătura între IP la PBX pentru distribuție locală.

Fig.1.6.2 (Imagine preluată de pe Google)

1.6.1 Modul de procesare al unui apel telefonic de către VoIP

Atunci când utilizatorul ridică receptorul din furcă, se va transmite un semnal de ”ridicat din furcă” către aplicația de semnalizare din VoIP. Aplicația de sesiune din VoIP va elibera un semnal de ton și va aștepta ca utilizatorul să formeze un număr de telefon, care va fi stocat de aplicația de sesiune. Dacă numărul de cifre corespunde unui model de destinație, numărul de telefon se va asocia IP-ului corespunzător.

Legătura host-ului respectiv de IP este directă fie cu un număr de telefon, fie cu un PBX care este responsabil pentru obținerea legăturii cu destinația corespunzătoare. Dacă apelul va fi operat print-un PBX, acesta va transmite apelul către telefonul de destinație. Dacă RSVP a fost configurat, atunci acesta va intra în funcțiune pentru obținerea Qos dorite pentru rețeaua IP.

Codorul/ Decodorul va intra în funcțiune pentru ambele capete ale conexiunii și conversația poate incepe utilizând stiva de protocoale RTP/UDP/IP.

Fiecare semnal care indică statusul legăturii existente este suspendat din canalul de voce imediat ce legătura a fost realizată.

Când una din părți închide telefonul, RSPV va ieși din funcțiune și sesiunea este terminată. Fiecare dintre părți va intra în stare de așteptare, o altă legătură va fi stabilită imediat ce se va determina starea de ” ridicat din furcă”.

1.7 Telefonia VoIP. Caracteristici. Exemple

Telefonia VoIP permite utilizatorului să efectueze apeluri telefonice către orice telefon-software, mobil sau fix, utilizând tehnologia voce peste IP (VoIP), deci fluxul audio este transmis prin Internet, nu prin sistemul PSTN tradițional. Se folosesc protocoale precum SIP (Session Initiation Protocol) sau SCCP (Skinny Client Control Protocol).

Un telefon VoIP poate fi bazat pe software sau poate fi bazat pe hardware, caz în care seamănă foarte mult cu un telefon normal. Telefoanele tradiționale PSTN sunt folosite ca și telefoane VoIP cu ATA (Analog Telephone Adapters). Un adaptor ATA permite conectarea cablului de rețea la acest adaptor și apoi se conectează telefonul în adaptor. În acest fel, vechiul telefon va apărea în consola sistemului de telefonie VoIP ca un telefon SIP.

Telefoanele VoIP au caracteristici pe care un telefon analog nu le suportă, cum ar fi : identificarea apelantului, lista apelurilor în curs, direcționarea apelurilor și apel în așteptare. În general, caracteristicile telefoanelor VoIP sunt similare cu cele de la Skype, Google Voice, etc. iPhone, Android și Blackberry sunt capabile de performanțe VoIP bune chiar dacă sunt alimentate de o baterie mică. Telefoanele ”smartphone” devin cele mai răspândite telefoane VoIP pentru că funcționează și ”indoor and outdoor”, au un cost rezonabil si claritate a vocii bună.

Avantajele telefoniei VoIP :

Reducerea semnificativă a costurilor totale de comunicare

Implementarea rapidă si ușoară

Scalabilitate ( permite oricând introducerea unor noi module )

Fiabilitate ( calitatea soluției VoIP este susținută de tehnologia modernă)

(Imagine preluată de pe Google)

Exemple de telefoane VoIP :

Cisco Unified IP Phone 7965G

Telefonul VoIP bazat pe hardware arată și funcționează exact ca un telefon tradițional , dar este conectat direct la rețeaua de date. Aceste telefoane au un mini hub integrat, așa ca ele pot împărți conexiunea la rețea cu un calculator.

Componente:

Difuzor

Microfon

Tastatura pentru introducerea numerelor de telefon sau pentru text

Display

GPP (General Purpose Processor)

DSP (Digital Signal Processor)

Convertor AD sau DA. Pentru conversia vocii în date digitale si invers

Port Ethernet pentru PC

Baterie

Port RJ-11 pentru a conecta telefonul la rețeaua PST

Preț : 2.872,48 Lei

Cisco Unified IP Phone 7965G (Imagine preluată de pe Google)

Telefon SIP (Softphone)

Un telefon SIP bazat pe software este un program care folosește difuzoarele si microfonul calculatorului, sau un set de căști conectate la calculator, pentru a putea efectua sau recepționa apeluri.

Un telefon USB se conecteaza în portul USB al calculatorului și cu ajutorul unui Softphone VoIP, care rulează pe calculator, se comportă exact ca un telefon tradițional.

(Imagine preluată de pe Google)

Capitolul II. Protocoale utilizare în VoIP

2.1 Protocolul H.323

H.323 este un standard care asigură comunicații multimedia într-o rețea care se bazează pe comutația de pachete. A fost dezvoltat de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor (UIT). H.323 face parte din seria de protocoale H.32x care definesc relațiile dintre o rețea VoIP și rețele de telecomunicații clasice: ISDN, PSTN, wireless sau SS7. Elementele de bază ale unei rețele H.323 sunt terminalele H.323 ca telefoanele VoIP, gatewat-urile că interfața între rețeaua locală și rețeaua cu circuite de comutație, dispecerul (gatekeeper) ce are funcții de control al admisei și MCU (Multipoint Control Unit). H323 este independent de platformă, aplicație și rețea.

2.1.1 Componentele H.323

În figura următoare sunt prezentate componentele fizice ale rețelei :

Gateway

Gatekeeper

Terminale

MCU (Multipoint Control Unit).

Fig. 2.1 (Imagine preluată de pe Google)

2.1.1.1 Terminal H.323

Terminalele H.323 sunt de tip LAN și sunt folosite pentru transmiterea vocii. Ele implementează funcții de transmitere a vocii și conțin cel puțin un CODEC de voce care trimite și recepționează voce în pachete. Terminalele trebuie să suporte și funcții de semnalizare. Aici se aplică următoarele standard: semnalizările H.225.0,H.245 utilizat pentru schimbul de informații între terminale, RAS (Registration, Admission, Status) care conectează un terminal la gatekeeper.

Fig 2.2.Configurația unui terminal H.323 (Imagine preluată de pe Google)

Taxarea (billing) se poate face utilizând un server RADIUS ( Remote Authentication Dial In User Service). Acesta reprezintă un protocol de autentificare, autorizare si gestionare a conturilor de utilizator care asigură controlul accesului la resursele unei rețele. RADIUS este utilizat de furnizorii de servicii Internet si de alte organisme care administrează accesul la Internet sau la rețelele interne.

2.1.1.2 Gateway

Un gateway H.323 oferă comunicație în timp real, în ambele sensuri, între terminale H.323 și alte terminale ITU dintr-o rețea de comutație. Gateway este interfața între PSTN și Internet: preia vocea din rețeaua PSTN și o plasează pe internet sau invers. Gateway-ul se folosește atunci când terminalele dintr-o rețea trebuie să comunice cu terminale din altă rețea. Dacă terminalele comunica direct între ele, ca într-o rețea LAN, atunci gateway-urile sunt opționale. Gateway-ul poate avea de la 2 porturi care se folosesc de obicei pentru aplicații personale, până la mii de porturi.

2.1.1.3 Gateway IP-către-IP

Acesta asigură conexiunea eficientă din punct de vedere al costurilor între două rețele VoIP independente care aparțin unor furnizori de servicii diferiți. Acest tip de gateway se mai numește și element de graniță (border element). Facilitează servicii de facturare, securitate, semnalizare și controlul accesului în rețea.

2.1.1.4 Gatekeeper

Asigură controlul apelului pentru punctele terminale H.323, gestionează toate terminalele gateway-urilor și MCU-urilor dintr-o zonă. Într-o zonă există un singur gatekeeper.

Fig.2.1.1.4 Funcțiile unui gatekeeper H.323

Gatekeeper-ul îndeplinește următoarele funcții:

traduce adresa necesară rulării apelului. Adresa terminalelor este tradusă în adresa de transport IP;

realizează controlul semnalizărilor RAS;

realizează controlul accesului la rețea pentru terminalele H.323, Gateway și MCU;

gestionează alocarea lărgimii de bandă pentru conexiuni;

realizează managementul zonei deservite de gatekeeper;

Stabilirea unui apel se poate face prin rutare directă, așadar folosirea gatekeeper-ului este opțională. Dacă acesta lipsește înseamnă că acest domeniu nu este o zonă H.323.

2.1.1.5 MCU (Multipoint Control Unit)

MCU admite funcții de conferință între mai multe terminale și conține două părți :

MC (Multipoint Controller) – asigură funcțiile de control și semnalizare necesare unei videoconferințe între mai multe puncte terminale. Prin intermediul MC-ului se face schimbul de informații referitoare la tipul de conferință: conferința centralizată și descentralizată. Acesta este încorporat într-un punct terminal, gatekeeper sau MCU, nu este un echipament propriu-zis.

MP (Multipoint Processor)

MP primește semnale de la terminale , le procesează și le multiplică, apoi trimițându-le către participanții la conferință. Ca și MC , acesta este încorporat în MCU.

În cazul în care un MCU implementează ambele funcții , atât MP cât și MC, atunci acesta este denumit MCU centralizat. Așadar, un MCU descentralizat implementează doar funcțiile MC, funcția de MP fiind lăsată pentru terminalele participante. MCU poate fi un echipament de sine stătător sau poate fi integrat într-un gateway sau gatekeeper.

2.1.2 Stivă de protocoale

Pentru transferul fluxului audio și cel video se folosește protocolul UDP (User Datagram Protocol), iar pentru transferul de date se folosește protocolul TCP (Trasmission Control Protocol).

Traficul de media este transportat de către protocolul UDP și include 2 protocoale definite de ITU-T în RFC 1889 :

RTP ( Real Time Transport Protocol) care transporta informația

RTCP ( RTP Control Protocol) care transmite mesaje periodice de control și de stare

Mesajele RTP sunt transmise pe porturile UDP impare, iar cele RTCP pe cele pare.

Fig.2.1.2 Stivă de protocoale H.323 (Imagine preluată de pe Google)

2.1.3 Semnalizarea in H.323

Canalul de semnalizare este folosit pentru a transporta mesaje de control H.225. Dacă rețelele nu conțin un gatekeeper, mesajele de semnalizare a apelului sunt direcționate între terminalele sursă și destinație folosind Call Signaling Transport Addresses. Se presupune că terminalul sursă cunoaște adresa terminalului apelant, si de aceea poate comunica în mod direct. În rețelele care conțin gatekeeper, schimbul de mesaje are loc între terminalul apelant și gatekeeper-ul care folosește adresa RAS a canalului de transport. Semnalizarea apelului este efectuată utilizând TCP (canal sigur).

Mesajele de semnalizare sunt imparțite in două categorii. Prima categorie include mesajele de semnalizare care sunt rutate prin gatekeeper prin terminale. Cealaltă categorie reprezintă mesajele care sunt transmise direct la terminale.

Când este folosit apelul de semnalizare, sunt două metode de a ruta canalul de control H.245 : prima metodă stabilește canalul între terminale, iar în al doilea caz , canalul de control H.245 se stabilește prin gatekeeper.

2.1.4 Avantaje și dezavantaje în utilizarea standardului H.323

2.1.4.1 Avantaje

Identificarea apelantului (caller ID);

Interoperabilitate – H.323 este folosit la scară largă, conlucrând fără probleme cu aplicațiile și echipamentele mai multor producatori;

Controlul detaliat al apelului – H.323 permite un control amănunțit al apelului către si dinspre gateway, cum ar fi analizarea cifrelor tastate, distribuirea traficului în mod egal pe diferitele căi de comunicație sau direcționarea pe o nouă rută a apelului;

Integrarea diferitelor tehnologii în rețea – se pot integra în rețeaua H.323 sisteme având la bază sistemul clasic de telefonie;

Suport pentru conținut media diferit – H.323 poate fi folosit pentru servicii de voce și videoconferințe, dar și pentru trafic de date;

2.1.4.2 Dezavantaje

Configurarea – Configurarea gateway-ului este mai complicată decât în cazul protocolului MGCP deoarece presupune introducerea unui plan de numerotare;

Lipsa unui plan de numerotare centralizat – Dacă planul de numerotare necesită anumite modificări, atunci toate gateway-urile din rețea vor trebui reconfigurate. Utilizarea unui gatekeeper va ajuta într-o aumită masură;

Supraviețuirea apelului – configurația de bază H.323 nu prezintă aceasta funcție. Dacă se pierde legătura către gatekeeper, atunci toate apelurile vor fi întrerupte.

2.2. Session Initiation Protocol (SIP)

Protocolul de initializare a sesiunii (SIP) este un protocol de semnalizare standard ce este utilizat pentru a iniția, modifica, controla și încheia o sesiune de voce sau video între doi sau mai mulți utilizatori. SIP permite utilizatorilor să se conecteze la rețea în diferite puncte de acces și sa fie găsiți de către alți utilizatori și aplicații, indiferent de locație. Într-o sesiune SIP poate exista comunicare unicast (transmiterea pachetelor de date către o singură destinație) sau multicast (transmiterea pachetelor de date către mai multe destinații simultan, folosind cea mai eficientă strategie). Aplicațiile protocolului SIP variază de la telefonie prin Internet la aplicații de control, incluzând conferințe multimedia, servicii de mesagerie instant.

SIP este un protocol de tip text, care operează la nivelul aplicație din modelul OSI (Open Systems Interconnection), independent de media, bazat pe aceeași idee ca și protocoalele web HTTP, SMTP. Între capabilitățile protocolului SIP se pot enumera:

Determinarea locației end-pointului dorit, SIP realizând maparea de nume si redirectarea apelurilor;

SIP poate negocia parametrii serviciilor oferite de părțile implicate în stabilirea unei sesiune. Astfel, la stabilirea unei conferințe, se vor folosi parametri cei mai performanți dintre cei comuni tuturor punctelor terminale implicate;

Determinarea disponibilității unui punct terminal, de exemplu se determină daca apelatul se află în mijlocul unei convorbiri sau nu raspunde într-un timp predefinit;

Permite transferul și terminarea apelurilor;

SIP oferă metode eficiente pentru livrarea de servicii și poate rula peste UDP sau TCP, dar la fel poate rula peste protocoale precum IP, ATM, X.25. Este necesar doar un serviciu de datagrame, fiind independent de nivelul de rețea răspunzător de pachete.

SIP a fost descris ca un protocol simplu dar cu implicații profunde. Informația despre protocol necesară pentru a descrie sesiunile este transmisă folosindu-se de MIME, iar stilul de adresare este bazat pe URL-uri. SIP folosește DNS-ul pentru a livra cererile către serverele cărora le sunt destinate. Este un protocol de tip client-server. Din punct de vedere al arhitecturii se poate vorbi despre SIP User Agents și SIP Network Servers (registrare, redirectare, proxy).

SIP poate fi integrat în produse precum:

Telefoane IP

Media Gateways

Internet Call Centers

Softswitches

Application Servers

2.2.1. Entități SIP

O rețea SIP este compusă din patru tipuri de entități SIP. Fiecare entitate are funcții specifice și participă în comunicare ca un client (inițiază cereri), ca un server (răspunde la cereri), sau ca și ambele.

Prima entitate SIP este clientul (user agent) care reprezintă o aplicație formată din două module principale: user agent client si user agent server. Dispozitivele care pot avea rol de client într-o rețea SIP sunt: telefoanele IP, roboții telefonici, stațiile de lucru, etc.

A doua entitate SIP este serverul proxy care se comportă ca un server , dar și ca un client pentru a putea realiza cereri din partea altor clienți. Cererile pot fi procesate intern, sau se trimit la alte servere după o translatare corespunzătoare. Serverul proxy rescrie la nevoie o cerere înainte să o trimită mai departe.

A treia entitate SIP este serverul de redirectări (redirect server) cu rolul de a accepta cereri SIP, de a mapa adresa SIP a apelantului si de a le întoarce clientului. Serverele de redirectări nu trimit cererea spre alte servere.

Ce-a de-a patra entitate a SIP-ului este registar-ul. Acesta acceptă cereri de înregistrare, cu scopul de a actualiza locația unui utilizator din rețea.

2.2.2. Mesaje

Într-o rețea SIP există două tipuri de mesaje : cerere și răspuns. Cererile sunt trimise de la client la server, iar răspunsurile sunt trimise de către server spre client.

Mesajele de răspuns conțin coduri numerice de răspuns. Există două tipuri de răspuns și șase clase:

Tipuri de răspuns:

Parțiale (clasa 1xx) – sunt folosite de către SIP pentru a indica statusul tranzacțiilor, dar nu pentru a le termina;

Finale (clasele 2xx,3xx,4xx,5xx si 6xx) –sunt folosite pentru a termina tranzacțiile SIP.

Clase:

1xx – inițiator,realizează acțiuni de căutare, cerere apel, sunat;

2xx – succes;

3xx – redirectare, trimitere mai departe (forward);

4xx – cerere eșuată din vina clientului;

5xx – eroare din cauza serverului;

6xx – eroare generala ( sună ocupat, destinarul respinge apelul ).

Fig. 2.2.2.2

Părțile componente ale unui mesaj sunt :

Linia de start – conține tipul mesajului și poate fi o linie de status sau o linie de cerere

Antete (headers) – câmpurile din antetul SIP sunt folosite pentru a modifica scopul mesajului ; sunt similare cu elementele din antetul HTTP :

Conținut – cuprinde descrierea sesiunii care urmează să fie inițiată

2.2.3 Avantaje

SIP operează indiferent de tipul sesiunii, sau de conținutul media, oferindu-i flexibilitate în utilizare

Este un standard deschis, având sprijinul mai multor producatori care implementeaza SIP în echipamentele lor. Aplicațiile pot fi dezvoltate în concordanță cu utilizarea ulterioară a echipamentului

Mesajele SIP sunt de tip text, făcând mai ușoară identificarea și rezolvarea eventualelor probleme

SIP permite operarea simultană a mai multor utilizatori cu capabilități diferite. Spre exemplu, într-o conferință la care participă atât utilizatori cu capabilități video cât si utilizatori doar cu capabilități audio, cei cu capabilități video vor putea continua sesiunea folosind ambele capabilități media. Ei nu vor fi obligați să renunțe la capabilitatea video și să participe la conferință doar cu partea audio, așa cum se intâmplă în cazul altor protocoale

2.2.4 Dezavantaje

Procesarea mesajelor text impune o încărcare suplimentară a gateway-urilor. Router-ul trebuie să traducă textul într-un limbaj pe care îl înțelege, iar codul pentru această operație trebuie să fie inclus în sistemul de operare al echipamentului

2.3 Comparație între H.323 și SIP

Cei care au creat standardul SIP susțin că H.323, deoarece a fost conceput pentru rețelele ATM și ISDN, nu se potrivește sută la sută pentru sistemele VoIP. De asemenea H.323 are lipsuri în extensibilitatea necesară protocolului VoIP.

Protocolul SIP reutilizează majoritatea header-elor folosite, reguli de codificare, coduri si mecanisme de eroare ale HTTP. H.323 definește sute de elemente, în timp ce SIP are doar 37 de headere, fiecare cu un număr mic de parametri.

H.323 folosește o reprezentare binară a mesajelor sale, în timp ce SIP folosește codificarea mesajelor în test, similară cu HTTP.

H.323 nu este foarte scalabil și a fost proiectat pentru o singură rețea , deci are unele probleme de scalare, cu toate că în versiuni mai noi se folosesc tehnici care ocolesc această problemă.

H.323 este limitat când se execută un loop detection în căutările multi-domain. Problema se poate rezolva păstrând mesajele, însă această tehnică nu este scalabilă. Pe de altă parte, SIP folosește o metodă de detecție căutând în istoria headerelor mesajelor.

Avantajele SIP sunt susținute de IETF, care reprezintă unul dintre cele mai importante standarde, iar avantajul H.323 este dat de o mai largă răspândire a sa.

Următorul tabel afișează diferențele dintre cele două protocoale.

Tabel 2.3 Comparație între H.323 si SIP . Avantaje [ ] și Dezavantaje [ ]

Ca si concluzie ,din punctul meu de vedere , ambele protocoale sunt folosite, dar se pune problema si de marketing. In România este mai folosit H.323, pe când în alte țări se foloseste mai mult SIP.

2.4 Protocolul MGCP (Media Gateway Control Protocol)

Media Gateway Control Protocol este un protocol utilizat în cadrul implementărilor de tip voce (VoIP). MGCP este definit în mod informațional în documentul IETF RFC 3435 și înlocuiește SGCP (Simple Gateway Control Protocol).

Utilizarea cea mai întâlnită pentru MGCP se găsește în cadrul arhitecturii de televiziune prin cablu, pentru servicii de Voce peste IP sau Video la Cerere (VoD).

MGCP este un protocol folosit în cadrul sistemelor de VoIP distribuite, care văzute din exterior par un singur dispozitiv. Spre deosebire de alte protocoale utilizare de VoIP, precum H.323 sau SIP, MGCP are o arhitectură de tip master-slave (stăpân-sclav).

Protocolul standard care servește aceluiasi scop este Megaco (H.248), care este definit în RFC 3015. Megaco nu este foarte răspândit în acest moment, dar pare să caștige din ce în ce mai mult teren în cadrul arhitecturii NGN.

2.4.1 Componentele arhitecturii MGCP

Sistemul este compus din două entități:

Media Gateway Controller (MGC). Este numit și Call Agent (CA), care joacă rolul de stăpăn

Media Gateway (MG), care joacă rolul de sclav

Media Gateway (MG) – este un element de rețea care convertește informația de tip voce, video sau date structurată într-un format folosit într-o rețea, la un alt format utilizat fie în cadrul aceleiași rețele, fie în cadrul altui tip de rețea. Asigură, de asemenea, conversia semnalelor audio între cele două tipuri de rețele, sau, medierea transmisiilor între dispozitivele care nu au un codec comun. În concluzie, MG joacă un rol de translator de la un format la altul.

Funcțiile pe care un MG le poate avea într-o rețea:

Funcții de IVR (Interactive Voice Response)

Conferințe media

Funcții de media bridge

De exemplu, un MG poate fi terminatorul unor canale DS0 pentru o rețea cu comutație de pachete. Acest gateway poate avea capabilități de procesare audio, video și T.120 separat sau în orice combinație și va avea capabilități de full duplex pentru translatările media.

Clasificare MG în funcție de tipurile de interfețe

Trunking gateway – asigură interfața între circuite ale PSTN (linii T1, linii E1) și o rețea Voce peste IP. Aceste tipuri de gateway-uri se ocupă de un număr mare de circuite digitale

Gateway-uri de voce pe ATM – operează cam în acelasi fel ca trunking gateway-urile, cu excepția că interfațează către o rețea ATM

Gateway-urile rezidențiale – furnizează o interfață analogica către p rețea VoIP.

Gateway-urile de acces – furnizează o interfața tradițională analogică sau o interfață digitală PBX către o rețea VoIP

Media Gateway Controller (MGC) – este un element de rețea care gestionează inregistrarea, administrarea și controlul funcționalității resurselor unuia sau mai multor Media Gateway-uri. De asemenea, colectează informațiile despre desfășurarea evenimentelor și le pune la dispoziția sistemelor de administrare si plată.

2.4.2 Lista comenzilor MGCP

RSIP (Restart In Progress) – semnalizează că un endpoint sau un grup de endpoint-uri vor si scoase sau repuse în funcțiune

RQNT (Notification Request) – mesaj trimis numai de către MGCP prin care îi specifică media gateway-ului să trimită notificări la apariția evenimentelor enumerate în cadrul mesajului

NTFY (Notify) – comunică MGC detectarea apariției unui eveniment

CRCX (Create Connection) – mesaj trimis de către MGC prin care solicită MG să creeze o sesiune de streaming

MDCX (Modify Connection) – mesaj prin care se modifică proprietățile unei sesiuni de streaming

DLCX (Delete Connection) – mesaj prin care se solicită incheierea unei sesiuni de streaming

AUEP ( Audit Endpoint) – mesaj prin care se determină starea unui endpoint

AUCX (Audit Connection) – mesaj prin care se determină starea unei conexiuni

EPCF (Endpoint Configuration) – specifică codarea semnalelor care vor fi recepționate de către endpoint

2.5 Sistemul de semnalizare SS7

SS7 este un set de protocoale de telefonie dezvoltate in 1975 pentru rețelele PSTN (Public Switched Telephone Network ). Acest set de protocoale stabilește modul de programare, portabilitatea numerelor, facturarea, gestionarea numerelor gratuite si cu suprataxă, servicii SMS (Short Message Service) și configurează funcții ca apel în așteptare, redirecționare apel, identificare și afișare număr apel, conferință, căsuța vocala, etc.

Semnalizarea în telefonie se referă la schimbul de informații între componentele apelului , schimb de informații necesar pentru furnizarea și menținerea serviciului.

Aplicații suportate de către sistemul SS7 sunt :

PSTN (Public Switched Telephone Network) .

ISDN

Interacțiune cu baze de date rețea și puncte de control de serviciu pentru controlul serviciilor furnizate.

Servicii mobile

Operații de administrare și întreținere ale rețelelor de comunicații

2.4.1 Punctele SS7

Fiecare nod din rețeaua SS7 care poate folosi protocolul se numește punct de semnalizare și are atașat un cod (adresă) . Sunt trei tipuri de puncte de semnalizare:

SSP (Service Switching Point). SSP-urile sunt centrale telefonice echipate cu software, cu facilități SS7 și legături de semnalizare terminale – ele inițiază, termină sau comută apelul; Un SSP trimite mesaje de semnalizare către alte SSP-uri pentru a realiza, controla și intrerupe circuitele de voce , operații cerute pentru desfășurarea unui apel.

STP (Signal Transfer Point). STP-urile sunt comutatoare de pachete ale rețelei SS7. Acestea recepționează și rutează mesajele de semnalizare către destinația corespunzătoare. Nodurile intermediare STP , acționează ca și rutere SS7, asigurând căi multiple între sursa și destinația mesajelor, pentru a fi posibilă gestionarea defectelor. STP-urile pot fi utilizare și pentru a analiza mesajele interschimbate cu alte rețele.

SCP (Service Control Point). SCP-urile sunt baze de date care furnizează informațiile necesare pentru capabilități avansate de procesare a apelurilor. SCP-urile sunt desfășurate in perechi complementare – unul dintre SCP-uri este de rezervă. Nodurile SCP-urilor execută funcții de control ale rețelei, taxare sau translație de numere telefonice netaxabile.

Punctele în rețeaua SSP inițiază, gestionează și închid o legatură de voce. Un punct SSP trimite un mesaj de interogare către un punct SCP pentru a primi date de rutare. Un punct STP este un comutator care rutează un mesaj în funcție de datele din mesaj. Fiecare punct de semnalizare din rețeaua SS7 este identificat în mod unic de un cod numeric (point code –PC).

Fig. 2.4.1 Structura generală a unei rețele telefonice digitale cu semnalizare SS7 (Imagine preluată de pe Google)

2.4.2 Conexiunile între punctele de semnalizare

A, conexiunea între două puncte SSP (sau un SSP la un SCP) , prin comutatorul STP, mesajele circulă doar între expeditor și destinatar;

B, conexiunea între două puncte de comutare STP, de exemplu din două rețele diferite;

C, conexiunea între două puncte de comutare STP care realizează funcții identice și sunt utilizare pentru pentru mărirea fiabilitații;

D, conexiunea între două puncte de comutare STP dintr-o rețea principală si una secundară;

E, conexiunea unui punct SSP prin două puncte STP pentru a asigura mărirea fiabiliații; nu sunt utilizate aceste conexiuni de regulă, doar dacă un grad mai ridicat de fiabilitate justifică cheltuielile suplimentare;

F, conexiunea direct între punctele SSP ( sau un SSP la un SCP) în rețelele fără puncte STP;

2.4.3 Nivelele ierarhice SS7

Fig.2.3.3 Stivele de protocol OSI și SS7 (Imagine preluată de pe Google)

MTP Level 1 (Message Transfer Part) este nivelul fizic care stabilește vitezele de transfer în telefonie și modul de transfer folosind în semnalizare un slot de timp.

MTP Level 2 asigură sincronizarea datelor, detecția de erori, retransmisia blocurilor fara confirmare de recepție , etc.

MTP Level 3 asigură funcționalități de rutare până la destinație.

TUP (Telephone User Part) gestionează telefonia analogică;

ISUP ( ISDN User Part) gestioneaza telefonia digitală de voce si date;

SCCP (Signaling Connection Control Part), asigură corespondența între numerele de telefon si coduri ale punctelor SS7;

TCAP (Transaction Capabilities Application Part) gestionează transferul de mesaje între SSP și SCP;

INAP (Intelligent Network Application Part), controlează serviciile de telecomunicatii care au fost transferate de la SSP .

MAP (Mobile Application Part), administrează apelurile si serviciile de mesaje scurte ( SMS).

2.4.4 Transmisia de pachete pe legăturile de semnalizare

Informația de semnalizare este transmisă pe legăturile de semnalizare in mesaje, care sunt numite unități de semnal (signal unit-SU).

În protocoalele SS7 sunt trei tipuri de unități de semnal :

Unități de semnal de completare – Fill-In Signal Units (FSU). Sunt transmise continuu cu exceptia momentelor cand sunt transmise LSSU sau MSU.

(Imagine preluată de pe Google)

Unități de semnal de stare legătură – Link Status Signal Units (LSSU). Conțin informații despre starea legăturii și a punctelor de semnalizare.

(Imagine preluată de pe Google)

Unități de semnal mesaje – Message Signal Units (MSU). Conțin datele de control ale legăturii și gestionarea rețelei în câmpul SIF (Signaling Information Field).

(Imagine preluată de pe Google)

Câmpul L1 (Length Indicator) indică tipul de unitate de semnalizare și lungimea mesajului. Dacă numărul de octeți între câmpul L1 și CRC este mai mare decât 63 (maximum 273) în L3 se scrie 63. Dacă numărul de octeți între câmpul L1 și CRC este mai mic decât 63, în L3 se scrie numărul de octeți.

Câmpul FSN (Forward Sequence Number) conține numărul secvenței unității de semnalizare. Când o unitate de semnalizare este gata de a fi transmisă, punctul de semnalizare incrementează FSN, apoi este calculată informația CRC.

Câmpul SIO (Service Information Octet) din MSU conține un indicator al serviciului și un indicator al subserviciului, de exemplu daca apelul este național sau internațional, prioritatea apelului, etc.

Câmpul SIF (Signaling Information Field) din MSU conține tabela de rutare și datele pentru SCCP, TCAP și ISUP.

Placă SS7:

(Imagine preluată de pe Google)

Placa are integrate funcțiile nivelelor de protocoale MTP1, MTP2, ISUP, TUP, SCCP și TCAP, inclusiv suport pentru aplicațiile multimedia. Cu această placă pot fi implementate aplicații diverse de telefonie care include apeluri, monitorizare SS7, mesaje SMS, Call center, etc.

2.4.5 Confidențialitatea apelurilor telefonice

În Washington Post, în 2014 a apărut un articol care atrage atenția asupra vulnerabilității sistemului de semnalizare SS7. Tobias Engel susține că : “ It’s like you secure the front door of the house, but the back door is wide open “. Companiile de telefoane cheltuie sume foarte mari pentru criptarea convorbirilor dar interceptarea unitaților de semnaliare în sistemul GSM permite localizarea telefoanelor, citirea mesajelor SMS, etc.

O metodă de interceptare este programarea în telefon a funcției de call forwarding și prin aceasta toate apelurile ajung la cel care supraveghează convorbirile. O altă metoda necesită interceptarea în proximitate a unităților de semnalizare SS7 cu o antenă si decriptarea lor. Un senator din Germania a acceptat să participe la teste și concluziile celui cu care a interceptat au fost ” It would strike me as a perfect spying capability, to record and decrypt pretty much any network.. Any network we have tested, it works.”

Capitolul III. Proiectarea unei rețele pentru un Call Center (CC)

3.1 Introducere

Sistemele call center reprezintă centrale specializate și optimizate pentru comunicația cu clienții. În call center VoIP pachete de date sunt transmise prin rețeaua IP . Un call center include o zonă pentru agenții call center, cu stații de lucru personale care includ un calculator pentru fiecare agent și câte un telefon conectat la un switch. Ele sunt utilizate pentru urmatoarele tipuri de comunicare:

Inbound – centrele de suport tehnic / relații cu clienții

Outbound – centrele de realizare a sondajelor

Mixt – specifice departamentelor e secretariat, vânzări, marketing, etc.

Aceste sisteme pot face față cu succes oricăror cerințe suplimentare permițând :

Implementarea unei arhitecturi de tip HA ( High Availability)

Operarea cu agenți la distanță

Distribuirea traficului pe mai multe noduri

Raportări și monitorizări specifice

Pentru sistemele inbound nu există cerințe speciale în afara unui sistem care să facă față traficului mărit față de o centrală normală de birou, în schimb, pentru sistemel e outbound se pune accentul pe modalitatea de apelare a clienților care să asigure un randament de comunicare cât mai mare.

Un call center VoIP oferă următoarele avantaje :

-accesibilitate si costuri reduse

-îmbunătățirea fluxului de informații

Structura call center:

server de billing

switch-uri – sunt conectate stațiile de lucru

gateway voice

telefoane IP

pc-uri

3.2 Cisco Packet Tracer

Pentru proiectarea rețelei unui CC am folosit programul Cisco Packet Tracer.

Packet Tracer este un program avansat de simulare, care permite studenților să studieze comportamentul rețelelor și să creeze rețele cu un număr nelimitat de dispozitive. De asemenea, softul permite demonstrarea conceptelor tehnice, construirea unui sistem de rețea oferind posibilitatea de configurare și troubleshooting a rețelelor, folosind echipamente virtuale și simularea legăturilor atât individual cât și în rețea cu alți studenți.

Cel mai important aspect este că Packet Tracer permite celor care îl folosesc să îsi creeze propria rețea pe care o pot explora și pot defini conceptele acesteia precum si tehnologia aferentă.

Avantajele softului Packet Tracer

Ușurează procesul de învățare, oferind simularea unui mediu real de construire a rețelelor

Oferă posibilitatea de desfășurare a laboratoarelor, a evaluărilor complexe, a taskurilor și a activităților de învățare prin simulare si vizualizare

Constituie suport pentru partea teoretica

Suportă majoritatea protocoalelor

Protocoale folosite în Cisco Packet Tracer

Aplicații: FTP, SMTP, POP3, HTTP, TFTP, Telnet, SSH, DNS, DHCP, NTP, SNMP, AAA, VoIP.

Transport: TCP și UDP.

Rețea: IPv4, IPSec, PPP, STP, RSTP, DTP, VTP, CDP.

3.3 Structura rețelei

Pentru început, am considerat o capacitate de 16 telefoane IP, fiecare fiind conectat la cate un PC. Cele 16 telefoane vor puse în 2 incaperi, câte 8 în fiecare camera. Telefoanele vor fi conectate la două switch-uri separate, iar toate echipamentele vor fi interconectate de un router principal. Taxarea se va face cu un server Radius.

3.3.1 Echipamente folosite

Am folosit echipamente care se bazeaza pe protocolul SIP (Session Initiation Protocol).

Telefoane IP – IP Phone IP8802/8802A

Gateway de voce – TOPEX miniGateway

Switch

Gatekeeper

Server RADIUS

Router principal

Schema cu amplasarea echipamentelor

3.3.1.1 Telefonul LG Ericsson IP (IP8802/8802A) – este un telefon conceput pentru a susține servicii de telefonie într-o rețea IP.

LG Ericsson IP8802/8802A (Imagine preluată din documentația pentru telefonul IP8802)

Este bazat pe protocolul de comunicații SIP (Session Initiation Protocol) și realizează interoperabilitatea și schimbul de mesaje de semnalizare cu servere de apel SIP, proxy-uri si gateway-uri pentru a stabili, a menține si a termina apeluri.

Funcțiile disponibile ale telefonului IP atunci când este utilizat cu servere de apel SIP sunt similare cu cele ale unui telefon de afaceri convențional. Caracteristicile unui telefon depind de configurația serverului de apel, precum si de configurația telefonului IP.

Pentru ușurința utilizării, IP8802/8802A este echipat cu butoane fixe, butoane flexibile (programabile), un afișaj LCD, butoane de navigare în meniu, și o tastatură.

IP8802/8802A (Imagine preluată din documentația pentru telefonul IP8802)

Telefonul IP este capabil să obțină toate datele de configurare IP de la un server DHCP. În cazul în care serverul DHCP nu este disponibil, alocare se face in modul static. Pentru a selecta adresarea statică trebuie să se introducă manual parametri de rețea IP, cum ar fi:

Adresa IP a telefonului

Adresa gateway-ului

Masca de subrețea

Adresa DNS

Configurarea SIP se face prin stabilirea parametrilor pentru o linie unică, stabilirea Id-ul utilizatorului SIP, permițându-i telefonului IP să se înregistreze pentru inițierea unui apel.

3.3.1.2 TOPEX miniGateway este un echipament versatil, de dimensiuni mici, ușor de manevrat care permite administrarea și mentenanța simplă prin intermediul consolei OAM. (PC sau laptop). Acesta realizează conexiuni de voce prin Internet – serviciul VoIP, folosind tehnologia digitală avansată și este administrat prin intermediul unui program, configurarea realizându-se de la distanță prin IP.

TOPEX miniGateway (Imagine preluată din documentația pentru TOPEX miniGateway)

Descriere funcțională

TOPEX miniGateway oferă capabilități necesare pentru realizarea conexiunii VoIP, utilizatorul beneficiind astfel de servicii de voce peste Internet. Acest gateway realizează compresia a două fluxuri E1 la VoIP. Fiecare flux E1 are o rată de 2,048 Mbps împărțită în 32 de canale a câte 64 de Kbps fiecare, dintre care un canal este rezervat pentru semnalizare și un canal pentru control.

Funcțiile principale ale echipamentului sunt compresia/decompresia de voce, fax, rutarea apelurilor și controlul semnalizării.

În funcție de protocoalele de compresie utilizate, echipamentul oferă un număr diferit de canale vocale. Numărul de canale vocale diferă în cazul în care echipamentul utilizeaza aceiași codeci pe timpul desfășurării unei sesiuni de cazul în care se folosesc codeci micști.

Tabel 3.3.1.2

Echipamentul TOPEX miniGateway are implementat protocolul T.38. Acesta oferă servicii de fax în timp real prin Internet. Mesajele de fax sunt transmise prin intermediul pachetelor UDP sau TCP.

Prin intermediul codecului G.711 echipamentul oferă serviciul de fax pass-through (”in band”). Pass-through reprezintă un tip de serviciu de fax care implică realizarea unei comunicații directe între cele două capete ale legăturii printr-o conexiune IP transparentă.

Când se detectează un ton de fax într-o conexiune VoIP, gateway-ul trece pe modul pass-through.

Construcția mecanică:

Echipamentul TOPEX miniGateway este încastrat într-un rack metalic de 19” cu o înălțime de 44,4 mm.

(Imagine preluată din documentația pentru TOPEX miniGateway)

Condiții de instalare:

Locația unde este plasat echipamentul trebuie să fie aerisită, deschisă, să nu prezinte obiecte sau obstacole care să impiedice funcționarea corectă a gateway-ului;

Lungimea cablurilor Ethernet care conectează echipamentul la rețea nu trebuie să depășească 100 de metri;

Echipamentul trebuie poziționat cât mai departe de sursele de căldură, de lumina soarelui și de echipamente electrice de mare putere;

Gateway VoIP

Echipamentul TOPEX miniGateway realizeaza rutarea directă a apelurilor de la centrala digitală (PBX) către rețeaua IP și invers.

Un abonat al unei centrale PBX vrea să apeleze un utilizator situat la distanță foarte mare. El formează numărul, care este trimis în linie către centrala PBX digitală. Aceasta analizeaza numărul și îl rutează către gateway. În funcție de număr, gateway-ul stabilește o conexiune VoIP între centrala digitală și rețeaua IP.

Fig. 3.3.1.2 (Imagine preluată din documentația pentru TOPEX miniGateway)

În momentul stabilirii conexiunii între cei doi utilizatori, fluxul de voce este trimis de la abonat la centrală de unde este transmis către gateway. Echipamentul primește fluxul de voce și îl convertește în pachete de date.

La recepție, se realizează operațiunea inversă: gateway-ul primește pachetele de date de la rețeaua IP pe care le convertește apoi în flux de voce. Fluxul de voce este trimis către centrala digitală de unde este apoi redirecționat către abonat.

Echipamentul poate realiza conexiunea directă între joncțiunile dinspre rețeaua PSTN și rețeaua IP.

În acest caz, apelurile pot fi rutate în orice direcție pe oricare dintre porturi. Apelurile recepționate prin intermediul joncțiunilor de la rețeaua PSTN sunt rutate către rețeaua IP și invers

3.3.1.3 Router NetVanta 3210 (Imagine preluată din documentația pentru TOPEX miniGateway)

Un router este un dispozitiv hardware sau software care conectează două sau mai multe rețele de calculatoare bazate pe ”comutare de pachete” și operează la nivelul trei al modelului OSI. Un router folosește adresele IP ale pachetelor aflate în tranzit pentru a decide către care anume interfață de iesire trebuie să trimită pachetul respectiv. Decizia este luată comparând adresa calculatorului destinație cu înregistrările din tabela de rutare.

Router-ul NetVanta 3210 este ideal pentru accesul la Internet, pentru conectivitate de mare viteză sau pentru telefonie IP, utilizând un acces de bandă largă, cum ar fi DSL sau prin cablu.

NetVanta 3210 (Imagine preluată de pe Google)

Acesta include un port Ethernet WAN, un integrat cu patru porturi Ethernet Switch, QoS pentru prioritizarea intârzierilor din trafic cum ar fi VoIP, DHCP pentru alocarea dinamică a adreselor IP, NAT pentru a ascunde adresele private și IPSec VPN pentru securitate.

NetVanta este prevăzut de asemenea cu VQM pentru captarea bruiajului, întârzierilor și pierderilor de pachete, necesare pentru depanarea apeluri în VoIP. Diagnosticarea rapidă permite izolarea problemelor din rețea pentru a fi asigurată o calitate bună a apelurilor.

3.3.1.4 Switch TL-SL5428 – este un switch Fast Ethernet cu 24 de porturi 10/100BASE-TX și patru porturi Gigabit care sunt alcătuite dintr-un port RJ-45 și un slot de emisie-recepție SFP.

Switch-ul realizează interconectarea diferitelor segmente de rețea pe baza adreselor MAC. Dispozitivele hardware uzuare includ switch-uri, care realizează conexiuni de 10, 100 sau chiar 1000 Mbps, la semi-duplex sau duplex integral. Semi-duplex înseamnă că dispozitivul poate doar să trimită sau să primească informații la un moment dat, în timp ce duplex integral înseamnă posibilitatea trimiterii și primirii concomitente de informații.

(Imagine preluată de pe google)

Acest comutator oferă o gamă largă de caracteristici, oferind fiabilitate și performanță constantă pentru traficul în rețea.

3.3.1.5 Server FreeRADIUS

RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) este un protocol client-server care definește reguli și convenții între dispozitive de rețea și realizeaza sistemul de billing (tarifare). A fost elaborat pentru transferul datelor între platforma centrală AAA (Authentication, Authorization, Accounting) și utilajul de acces Dial-Up. Comunicarea dintre un NAS (Network Acces Server) și un server RADIUS se bazează pe UDP (User Datagram Protocol).

Procolul RADIUS are 3 funcții principale:

Autentificarea utilizatorilor sau a dispozitivelor inainte de a le oferi acces la rețea;

Autorizarea utilizatorilor sau a dispozitivelor pentru servicii de rețea specifice;

Contorizarea serviciilor;

Clientul trimite informațiile de utilizator la serverele RADIUS. Acestea primesc solicitări de conectare, autentifică utilizatorul apoi returnează informațiile de configurare necesare pentru client pentru a furniza servicii pentru un utilizator. Un server RADIUS poate acționa ca un client proxy pentru alte servere RADIUS sau alte tipuri de servere de autentificare.

(Imagine preluată de pe Google)

Serverul FreeRADIUS este cel mai popular server RADIUS din lume. Acesta serveste drept bază pentru mai multe oferte comerciale și furnizează servicii de autentificare, autorizare si contabilitate (AAA). Este de asemenea utilizat la scară largă pentru comunitatea academică.

Serverul FreeRadius lucreaza pe sistemul de operare Unix. Acesta este folosit pe scară largă atât pentru servere cât și pentru stații de lucru. Mediul de dezvoltare Unix și modelul de programare client-server au fost esențiale în dezvoltarea Internetului și trecerea de la sisteme de calculatoare individuale la sisteme de calculatoare în rețea.

Sistemul de operare UNIX a fost conceput de la bun început ca fiind portabil și este caracterizat de următoarele concepte de bază:

Datele sunt stocate în format text simplu într-un sistem de fișiere ierarhic

Dispozitivele sunt văzute ca fișiere;

Se folosește pe larg linia de comandă;

În loc de programe monolitice masive se preferă programe simple care au o singură funcție;

Sistemul UNIX constă din totalitatea acestor programe și a unui program care controlează sistemul. Acest program este numit nucleu sau kernel și oferă servicii precum:

Pornirea și oprirea altor programe;

Accesul la sistemul de fișiere;

Gestionarea resurselor și a dispozitivelor hardware;

Componente

Sistemele Unix sunt construite din mai multe niveluri concentrice de software, fiecare conținând o serie de componente. Un sistem UNIX, pe lângă nucleu, conține un interpretor de comenzi, un set de biblioteci tipice, o serie de aplicații canonice și cod sursă pentru portabilitate.

Componența generală a sistemelor UNIX este:

Kernel (nucleu)

Mediul de dezvoltare

Comenzi UNIX

Interfață grafică

Aplicații UNIX

3.4 Costuri rețea

Rezumat lucrare

VoIP (Voice over IP) reprezintă servicii de telefonie prin Internet. Telefonia prin Internet face referire la servicii de comunicații precum voce, fax, care, transportate prin Internet prezintă un timp de transmisie mult mai scurt față de rețeaua de telefonie publică (PSTN). Principalele motive pentru care s-a dezvoltat telefonia de tip VoIP sunt:

Costuri reduse

Simplificare rețea

Aplicații avansate

Pentru interconectarea cu alte rețele de telefonie, interfețele IWF (Interworking Function) trebuie să realizeze conversia de format a pachetelor între rețeaua de calculatoare și cea de comunicații mobile.

Arhitectura sistemului VoIP include 4 module software:

Modulul de procesare a vocii și pachetelor vocale

Modulul de semnalizări telefonice

Modulul protocolului de rețea

Modulul de management a rețelei

Transmisia vocii în rețele cu transfer de pachete este avantajoasă din mai multe puncte de vedere, însa în acest proces apar anumite aspecte care afectează calitatea semnalului transmis. Factorii care afectează calitatea convorbirilor sunt: claritatea, întârzierea, jitterul, ecoul, pierderea pachetelor și întârzierea acestora.

Un telefon VoIP poate fi bazat pe software sau pe hardware, caz în care seamănă foarte mult cu un telefon normal. Telefoanele PSTN sunt folosite ca și telefoane VoIP cu adaptoare ATA care permit conectarea cablului de rețea la ele și apoi se conectează telefonul în adaptor. Telefoanele VoIP au caracteristici pe care un telefon analog nu le suportă: identificarea apelantului, lista apelurilor în curs, direcționarea apelurilor și apel în asteptare.

Protocoalele utilizate în VoIP:

H.323

SIP

MGCP

H.323 este un standard care asigură comunicații multimedia într-o rețea care se bazează pe comutația de pachete. H.323 face parte din seria de protocoale H.32x care definesc relațiile dintre o rețea VoIP și rețele de telefonie clasice: ISDN, PSTN, wireless sau SS7.

Componentele H.323

Gateway

Gatekeeper

Terminale

MCU(Multipoint Control Acces)

Terminalele H.323 sunt de tip LAN și sunt folosite pentru transmiterea vocii. Ele conțin cel putin un codec de voce care trimite si recepționează voce în pachete.

Un gateway H.323 oferă comunicații în timp real între terminalele H.323 și alte terminale ITU dintr-o rețea de comutație. Gateway este interfața între PSTN și Internet: preia vocea din rețeaua PSTN și o plasează pe Internet sau invers. Acesta se folosește când terminalele dintr-o rețea trebuie sa comunice cu alte terminale din altă rețea.

Gatekeeper-ul asigură controlul apelurilor pentru punctele terminale H.323, traduce adresa necesară rulării, realizează controlul semnalizărilor RAS, gestionează alocarea lărgimii de bandă pentru conexiuni și realizează managementul zonei deservite de gatekeeper.

MCU admite funcții de conferință între mai multe terminale și conține două părți:

MC (Multipoint Controller)

MP (Multipoint Processor)

Semnalizarea apelurilor în H.323 este efectuată folosind TCP (canal sigur). Mesajele de semnalizare sunt împărțite în două categorii: mesaje de semnalizare care sunt rutate prin gatekeeper către terminale și mesaje care sunt transmise direct la terminale.

Avantajele utilizării standardului H.323 sunt: identificarea apelantului, interoperabilitate, controlul detaliat al apelului, integrarea diferitelor tehnologii în rețea și suport pentru conținut media diferit. Printre dezavantaje putem enumera: configurarea, lipsa unui plan de numerotare centralizat și supraviețuirea apelului.

SIP (Session Initiation Protocol) este un protocol de semnalizare standard ce este utilizat pentru a iniția, modifica, controla și încheia o sesiune de voce sau video între doi sau mai mulți utilizatori. Într-o sesiune SIP poate exista comunicare unicast sau multicast. Este un protocol de tip text, care operează la nivelul aplicație din modelul OSI, independent de media, bazat pe aceeași idee ca și protocoalele web HTTP, SMTP. SIP poate fi intregrat în produse precum:

Telefoane IP

Media Gateway

Internet Call Centers

Avantajele protocolului SIP sunt: operează indiferent de tipul sesiunii, este un standard deschis, mesajele sunt de tip text și permite operarea simultană a mai multor utilizatori cu capabilități diferite.

Protocolul MGCP este un protocol utilizat în cadrul implementărilor de tip voce. Utilizarea cea mai întâlnită pentru MGCP se găsește în cadrul arhitecturii de televiziune prin cablu, pentru servicii VoIP. Sistemul este compus din două entități: MG (Media Gateway) și MGC (Media Gateway Controller).

Sistemul de semnalizare SS7 – este un set de protocoale de telefonie dezvoltate în 1975 pentru rețelele ISDN. Acest set de protocoale stabilește modul de programare, portabilitatea numerelor, facturarea, servicii SMS și configurează funcții ca apel în asteptare, redirecționare apel, conferință, casuță vocală, etc.

Despre confidențialitatea apelurilor în sistemul de semnalizare SS7, a apărut un articol în Washington Post care atrage atenția asupra vulnerabilității sistemului: ” It’s like you secure the front door of the house, but the back door is wide open”.

Proiectarea unei rețele pentru un Call Center

Sistemele call center reprezintă centrale specializate și optimizate pentru comunicația cu clienții. În call center VoIP pachetele de date sunt transmise prin rețeaua IP.

Pentru proiectarea rețelei am folosit programul Cisco Packet Tracer, un program avansat de proiectare și simulare care permite studenților să studieze comportamentul rețelelor și să creeze rețele cu un număr nelimitat de dispozitive.

Echipamentele folosite în proiectarea rețelei sunt:

Router principal

Gateway de voce

Switch-uri

Server RADIUS

Gatekeeper

Pentru început am considerat o capacitate de 16 telefoane IP, fiecare fiind conectate la câte un switch. Toate echipamentele sunt interconectate de un router principal. Pe viitor se poate mări capacitate la 112 telefoane IP, ceea ce implică suplimentarea numărului de switch-uri la 14.

Concluzii

După ce am realizat proiectarea rețelei unui Call Center, am tras concluzia că o rețea VoIP este mult mai avantajoasă ca o rețea PSTN. Am făcut doar proiectare, deoarece programul Packet Tracer, care este un program special pentru studenti, nu îmi permite să configurez router-ul și gateway-ul VoIP, deci nu pot face simulare. Sistemul VoIP despre care am vorbit în lucrarea de diplomă asigură avantajul integrării comunicațiilor de voce cu cele de date. Pe lângă tarifele reduse la serviciul de voce utilizatorul beneficiază și de alte servicii suplimentare, cum ar fi: teleconferința avansată – spre deosebire de rețeaua clasică de telefonie, VoIP permite realizarea de teleconferințe cu un număr mare de participanți; conținutul suplimentar de date sau video – pot sa apară situații în cadrul convorbirilor VoIP în care unul dintre utilizatori dorește să transmită un fișier, o imagine sau o înregistrare video către partenerii de discuție; efectuarea apelurilor de voce pe pagini web – este un seriviciu util în special pentru magazinele virtuale. Un alt avantaj foarte important este că adresa/numărul de telefon este independent de locație, spre deosebire de PSTN, unde identificarea utilizatorilor se face în funcție de numărul de telefon, care la schimbarea locației utilizatorului se schimbă, în VoIP identificarea utilizatorului se face printr-o adresă pe care utilizatorul o poate păstra când își schimbă locația.

Deși este mai eficientă, tehnologia VoIP nu s-a dezvoltat în asa măsură încât să poată înlocui cu succes serviciile și calitatea oferite de PSTN.

Bibliografie

Rețele de calculatoare, Luminița Scripcariu, Editura „TEHNOPRESS”

http://en.wikipedia.org/wiki/Voice_over_IP

Rețele de calculatoare, Andrew S. Tanenbaum

Fine-tuning Voice over Packet services – Yuval Boger, VP Business Development, RADCOM Ltd

http://www.voip-info.org

http://www.voip-itec.tamu.edu

http://stst.elia.pub.ro/news/RC/Teme_RC_IVA_2012_13/1_MihaiMa_2_VoicuEd_VoIPv2.pdf

http://www.audiocodes.com/glossary/media-gateway-controller

http://ronetcamp.info/dotnetnuke/ronetcamp/CISCONetworkingAcademy/CursurileCiscoNetAcad/CISCOPacketTracer.aspx

https://ro.wikipedia.org/wiki/MGCP

Voice Over IP (VoIP) – Spirent Communications, 2001

http://www.cisco.com/c/en/us/support/docs/security-vpn/remote-authentication-dial-user-service-radius/12433-32.html

http://www.modulo.ro/ro/echipamente-voip/call-center

http://referate.bubble.ro/moicane/prezentare_voip/

ACRONIME

ADPCM- Adaptive Differential Pulse Code Modulation

ATA- Analog Telephone Adapters

CRC – Cyclic Redundancy Check

DSP- Digital Signal Processing

DSP- Digital signal processor

FIFO- First în, First out

FSU- Fill-In Signal Units

FXO-Foreign Exchange Office

FXS-Foreign Exchange Station

GPP- General Purpose Processor

GSP- Digital Signal Processor

IETF – Internet Engineering Task Force

INAP- Intelligent Network Application Part

ISDN- Integrated Services Digital Network

ISUP- ISDN User Part

ITU-T- International Telecommunication Union

IVR-Interactive Voice Response

IWF – Interworking Function

LSSU- Link Status Signal Units

MAP- Mobile Application Part

MC- Multipoint Controller

MCU- Multipoint Control Unit

MGC-Media Gateway Controller

MP- Multipoint Processor

MSU- Message Signal Units

MTP- Message Transfer Part

NMN- Network Management Module

NPM- Network Protocol Module

OSI-Open Systems Interconnection

PBX – Private Branch Exchange

PCM- Pulse Code Modulation

PSN- Packet switched network

PSTN-Public Switched Telephone Network

QoS- Quality of Service

RADIUS- Remote Authentication Dial In User Service

RAS- Registration, Admission, Status

RTCP- RTP Control Protocol

RTP- Real Time Transport Protocol

SCCP- Signaling Connection Control Part

SCCP- Skinny Client Control Protocol

SCP- Service Control Point

SIF- Signaling Information Field

SIP – Session Initiation Protocol

SMS- Short Message Service

SSP- Service Switching Point

STP- Signal Transfer Point

TCAP- Transaction Capatibilities Application Part

TCP- Trasmission Control Protocol

TSM-Transportation System Management

TUP- Telephone User Part

UDP- User Datagram Protocol

VIC – Voice Interface Card

VPM-Varying Permeability Model

WIC – WAN Interface Card