Системы связи на базе ПО Asterisk

СОДЕРЖАНИЕ

 

перечень сокращений…………………………………………………...	……..
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...	……..
1 РАЗВИТИЕ IP-ТЕЛЕФОНИИ
1.1 Стандарты Н.323
1.2 Стандарты на основе протокола  SIP
1.3 Связь телефонных сетей через Интернет
1.4 Новое поколение сетей IР-телефонии
2 ОРГАНИЗАЦИЯ ОФИСНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СЕТИ НА БАЗЕ ПО
ASTERISK
2.1 Сравнение аппаратных цифровых АТС и программной АТС Asterisk
2.2 Архитектура Asterisk
2.3 Выбор оборудования
2.3.1 Серверное оборудование
2.3.2 Оборудование для телефонии
2.4 Примеры Asterisk топологий
2.5 Соединение двух серверов Asterisk
2.6 Отказоустойчивый кластер для  Asterisk

 

 

перечень ссылок

 

1. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоко-лы / Олифер В.Г., Олифер Н.А. – СПб.: Питер, 2006. – 958 с.

2. Кулаков  Ю.А. Компьютерные сети. Выбор, установка, использова-ние и администрирование / Кулаков Ю.А., Омелянский С.В. – К: Издат. ЮНИОР, 1999. – 544с.

3. Баклашов Н.И. Охрана труда на предприятии связи и охрана окру-жающей среды / Баклашова Н.И., Китаева Н.Ж., Терехов Б.Д. – М.: Радио и связь – 1990. – 255с.

4. Меггелен Д. Asterisk: будущее телефонии / Меггелен Д., Мадсен Л., Смит Д. – Символ, 2009 – 656с.

 

перечень сокращений

 

АТС – абонентская телефонная станция

DNS – Domain Name System

DISA – Defense Information Systems Agency

IAX2 – Inter-Asterisk eXchange protocol

IVR – Interactive Voice Response

NAT – Network Address Translation

PBX – Private Branch eXchange

PSTN – Public Switched Telephone Network

RTP – Real Time Protocol

SIP – Session Initiation Protocol

VoIP – Voice over IP

 

ВВЕДЕНИЕ

Мы являемся свидетелями невероятных революционных  событий. Они ожидались уже давно, и теперь, когда процесс начался, ничто не в силах остановить его. Изменения охватили технологическую  область, которая сильно отстала от всех остальных отраслей промышленности, объединенных общим названием hi-tech (от англ. high technology – высокая технология). Речь идет о телекоммуникациях, революцию в которых осуществил продукт с открытым исходным кодом для офисной телефонной станции с выходом в общую сеть (PBX) под названием Asterisk.

Телекоммуникации  – это, наверное, единственная из высокотехнологичных  отраслей, которой не коснулась революция, связанная с появлением открытого  исходного кода. Основные производители  в этой области по-прежнему создают необоснованно дорогие, несовместимые друг с другом системы, которые используют архаичное и запутанное программное обеспечение и впечатляющее своей инженерной мыслью, но безнадежно устаревшее оборудование.

Например, Business Communications Manager от компании Nortel каким-то чудом объединяет в себе кнопочный номеронабиратель 15-летней давности и ПК на базе процессора Celeron с частотой 1,2 ГГц. Все это может стать вашим всего за $5000–15000, не включая стоимость телефонных аппаратов. Если хочется получить какие-то действительно интересные функции, придется доплатить за универсальные приложения с ограниченной функциональностью и закрытым исходным кодом. Настройка? Забудьте о ней – она не входит в функционал системы. Технологии будущего и совместимость со стандартами? Подождите пару лет – над этим работают.

Все основные производители  средств связи предлагают подобные продукты. Производители не хотят  обеспечить вам возможность выбора или гибкость, а заинтересованы в  том, чтобы потребитель был ограничен рамками жестко фиксированной функциональности их продуктов.

 

РАЗВИТИЕ IP-ТЕЛЕФОНИИ

 

IP-телефония – это сервис, который обеспечивает коммутируемые голосовые соединения преимущественно по схеме «один к одному» и который поддерживается сетью, использующей протокол IP в форме общедоступного Интернета или частной IP-сети.

В своем развитии IP-телефония прошла три этапа.

На первом этапе это была, скорее, интернет-игрушка, пригодная разве что для общения двух энтузиастов, готовых мириться с сопровождающим диалог кваканьем и шипением. Два компьютера, оснащенные микрофонами, динамиками, звуковыми картами с поддержкой оцифровки звука и не очень сложным программным обеспечением, позволяли вести двусторонний диалог через Интернет в реальном времени (рис. 1.1).

Рисунок 1 Средства поддержки разговора пользователей через Интернет

 

Однако до удобств обычной телефонной услуги такой способ общения явно недотягивал. Абонентам нужно было знать IP-адрес компьютера собеседника, договариваться о времени разговора, выбирать момент для более качественной передачи речи, когда трафик Интернета между данными конкретными точками не сталкивался с перегрузками и задержками. Кроме того, при отсутствии стандартов на обоих компьютерах требовалось установить такое программное обеспечение, которое поддерживало бы один и тот же способ кодирования голоса и упаковки его в пакеты. Взаимодействия между компьютером и телефоном, подключенным к обычной телефонной сети, не предполагалось. Зато затраты ограничивались небольшой платой провайдеру за обычное коммутируемое подсоединение к Интернету.

Второй этап ознаменовался появлением стандартов IP-телефонии, прежде всего — стандартов группы Н.323, разработанных ITU-T, и стандартов на основе протокола SIP, разработанного IETF.

К третьему этапу можно отнести появление нового поколения IP-телефонии, поддерживающей широкий спектр дополнительных услуг, подобный тому, который предоставляют абонентам развитые телефонные сети.

 

1.1 Стандарты Н.323

 

Разработчики стандартов Н.323 исходили из того, что две сети — телефонная и IP — будут сосуществовать бок о бок достаточно длительное время, а значит, важно регламентировать их взаимодействие с учетом существующих в традиционных телефонных сетях процедур установления соединения, а также договориться о способе передачи вызова и собственно голоса по IP-сети.

В рамках установленного сеанса Н.323 абоненты могут обмениваться не только голосовой, но и видео информацией, то есть пользоваться видеотелефонами или оборудованием для организации видеоконференций.

В стандартах Н.323 определяется две группы протоколов (табл. 1.1):

• Протоколы транспортной (transport plane) или пользовательской (user plane) плоскости отвечают за непосредственную передачу голоса по сети с коммутацией пакетов. Протоколы этой плоскости определяют способы кодирования голоса (сюда входят стандарты различных кодеков, например G.711, G.723.1, G.729, G.728 и др.) и видео (кодеки Н.261, Н.263 и др.). Голос и видео передаются в пакетах протокола RTP, который определен в RFC3550 и переносит отметки времени и последовательные номера пакетов, помогая конечным узлам сеанса восстанавливать аналоговую информацию реального времени. Пакеты RTP переносятся в пакетах протокола UDP.

• Протоколы плоскости управления вызовами (call control plane) переносят посети запросы на установление соединений и реализуют такие служебные функции, как авторизация доступа абонента к сети и учет времени соединения. Эта группа протоколов работает через надежные ТСР-соединения и включает протокол сигнализации Q.931, обеспечивающий установление и завершение соединения между абонентами; протокол Н.245, с помощью которого абонентское оборудование узнает о функциональных возможностях противоположной стороны, например о том, какие аудио- и видеокодеки поддерживаются, а также о том, сколько аудио- и видео потоков будут использовать абоненты в рамках данного соединения. По умолчанию IP-телефон поддерживает только один голосовой поток, но видеотелефон уже поддерживает два потока — один голосовой и один видео, а оборудование видеоконференций может поддерживать несколько аудио потоков и несколько видео потоков. Еще один протокол этой группы — RAS (Registration, Admission, Status) — служит для учета звонков, регистрации пользователя в некотором административном домене (например, в домене организации, где работает пользователь) и контроля доступа в сеть (то есть проверке сетевых ресурсов, таких как свободная пропускная способность, необходимых для качественного обслуживания телефонного вызова).

Аудиокодеки	Видеокодеки	RAS	Н.245	Q.931
RTP
UDP			TCP
IP

Таблица 1.1 Стек протоколов Н.323

 

Основными элементами сети Н.323, в которых  реализуются протоколы этого  стека, являются так называемые IP-телефоны, подключаемые непосредственно к IP-сети, и шлюзы, связывающие традиционную телефонную сеть с IP-сетью (рис. 1.2). Основная задача плоскости управления вызовами — установление   соединения между абонентами через сети с коммутацией пакетов — в простейшем случае может быть решена шлюзом, а в более общей постановке поручается специальному элементу сети — привратнику.

Рисунок 2 Элементы сети Н.323

 

Обычно один привратник обслуживает  так называемую зону, то есть часть  сети, находящуюся под административным управлением одной организации. Все функции привратника в архитектуре Н.323 могут выполнять терминальные устройства — телефоны и шлюзы, но такое решение плохо масштабируется, а поток вызовов с трудом контролируется и тарифицируется.

 

1.2 Стандарты на основе протокола SIP

 

Основным конкурентом протоколов стандарта Н.323 является протокол SIP (Session Initiation Protocol — протокол инициирования  сеанса), разработанный интернет-сообществом  и стандартизованный IETF в RFC 3261

SIP является протоколом сигнализации, он ответственен за установление сеанса между абонентами, при этом SIP выполняет функции протоколов Q.931, RAS и Н.245 стандарта Н.323 (точнее — часть из них). Для передачи аудио- и видеоданных в ходе сеанса протокол SIP предполагает Использование протокола RTP.

Протокол SIP очень близок по стилю  к протоколу HTTP: он имеет похожий  набор и синтаксис сообщений, которыми обмениваются стороны в  процессе установления сеанса. Как  и у протокола HTTP, SIP-сообщения  текстовые, они хорошо понятны программистам, имеющим опыт создания веб-приложений. Поэтому системы IP-телефонии, построенные на основе SIP, оказались гораздо ближе к миру Интернета, чем стандарты Н.323, пришедшие «от телефонистов». Сегодня SIP-телефония более тесно интегрирована с веб-услугами, чем телефония стандарта Н.323.

Архитектура SIP предусматривает как  непосредственное взаимодействие абонентов  через IP-сеть, так и более масштабируемые схемы, включающие участие серверов-посредников (прокси-серверов). Основным таким сервером является так называемый прокси-сервер SIP, он выполняет функции, близкие к функциям привратника Н.323. Кроме того, в архитектуре SIP может присутствовать сервер определения местоположения (SIP Location Server).

Работу протокола SIP в архитектуре  с серверами обоих типов иллюстрирует рис. 1.3

Рисунок 3 Взаимодействие абонентов SIP

 

1.3 Связь телефонных сетей через Интернет

 

На втором этапе развития IP-телефонии IP-сеть (Интернет или частная сеть) широко использовалась в качестве транзитной сети между двумя местными телефонными сетями (рис. 1.4). Данная схема реализации общедоступных услуг IP-телефонии стала достаточно популярной во всем мире. Она заключается в том, что абонент звонит по определенному номеру, который закреплен за провайдером местной телефонной сети, и на звонок отвечает сервер интерактивного голосового ответа (IVR). IVR-сервер запрограммирован на выполнение рутинных процедур аутентификации вызывающего абонента и приема номера вызываемого абонента. Для этого привлекается техника распознавания голосовых ответов (которыми могут быть и сигналы тонового набора, используемого вызывающим абонентом для ответов на запросы IVR-сервера).

Для реализации услуги IP-телефонии  по описанной схеме оператору связи не надо создавать собственную дорогостоящую транспортную инфраструктуру и иметь непосредственный доступ к абонентам. Однако стратегические перспективы такого подхода оставляют желать лучшего из-за плохой масштабируемости и узкого спектра услуг.

Масштабируемость такого варианта ограничивается несколькими факторами. Во-первых, провайдеру приходится устанавливать многочисленные однораговые связи со своими друзьями-соперниками по бизнесу. Во-вторых, протоколы обеих плоскостей необходимо реализовывать во всех элементах сети IP-телефонии: и в привратниках, и в шлюзах, и в терминалах, что приводит к излишней сложности и дороговизне всех этих устройств. И наконец, пользователям предоставляются только базовые услуги по обработке вызовов, поскольку взаимодействие с протоколами межстанционной сигнализации (SS7) и службами интеллектуальной сети (IN) отсутствует. Эту последнюю группу недостатков нельзя отнести на счет стандартов Н.323, в которых явно не говорится о том, какие протоколы сигнализации должен поддерживать шлюз со стороны телефонной сети. Перечень дополнительных услуг по обработке вызовов определен в спецификации Н.450. Таким образом, это скорее изъян реализации шлюзов того поколения, в которых поддержка SS7 и IN, как правило, отсутствовала.

Кроме того, сам диалог достаточно утомителен — гораздо удобнее просто набрать номер с небольшой приставкой вроде 8-20 и получить доступ к услугам международной IP-телефонии. Но для этого провайдеру нужен прямой доступ к абоненту или договоренность с местными операторами о переадресации таких вызовов на шлюз IP-телефонии провайдера с помощью средств интеллектуальной сети (а они пока поддерживаются далеко не всеми местными операторами). Таким образом, для выхода IP-телефонии на более высокий уровень национального или международного оператора требуются другие стандарты и оборудование, чтобы сети, построенные на базе протокола IP, могли равноправно соседствовать с традиционными телефонными сетями.