Cesta: Info / Tiskové centrum / Články / Komunikace najednou

• Manuál ServiceDesk ANECT
• HelpDesk
• ServiceDesk

• Tiskové centrum
• Zaměstnání
• Logo ke stažení

Výkonný hardware společně s pokročilými funkcemi software síťových zařízení dnes umožňují provozování multifunkčních IP sítí, schopných současného přenosu dat, hlasu a videa, to vše - a to je důležité - při zachování úrovně poskytovaných služeb.

Přenos hlasového signálu v prostředí tradičních datových sítí lze uskutečnit různými způsoby, a to pomocí technologií Voice over IP (VoIP), Voice over ATM (VoATM) nebo Voice over Frame Relay (VoFR) apod. Uvedené technologie se liší především přenosovou infrastrukturou (IP, ATM, Frame Relay) a dále úrovní standardizace - pro přenos hlasu IP sítí se používají široce implementované standardy respektive doporučení H.323, SIP, MGCP apod.

Přenos hlasu IP sítí lze, dnes již naprosto jednoznačně, označit za nejperspektivnější metodu řešení hlasové komunikace v prostředí privátních sítí. Aplikace typu IP telefonie, provozované v rámci stávajících datových IP sítí, zažívají v současné době intenzivní rozvoj a dá se očekávat, že budou postupem času stále více dominovat. Přenos hlasu IP sítí lze realizovat ve 2. etapách:

1. Propojení klasických telefonních ústředen technologií VoIP.
2. Nasazení plnohodnotného řešení IP telefonie.

O výhodách IP telefonie bylo již napsáno mnohé, stručně uveďme zejména následující:

• Otevřená architektura postavená na standardech (TCP/IP, XML, TAPI/JTAPI).
• Jednoduchá integrace stávajících a nových technologií a produktů (aplikací).
• Implementace "end-to-end" řešení.
• Možnost rozšíření škály nabízených služeb a zvýšení produktivity práce.
• Podpora nových forem komunikace (e-mail, web).
• Jednotná multifunkční infrastruktura s možností efektivního využití vlastní datové sítě namísto využívání služeb poskytovatelů telefonních služeb.
• Úspora provozních nákladů spojených s provozem klasické telefonie.
• Úspora investičních nákladů na strukturovanou kabeláž (v případě nasazení IP telefonů s vestavěným 10/100 přepínačem) a na hlasové propojení mezi jednotlivými lokalitami.
• Zjednodušení, zrychlení a zlevnění administrace telefonní sítě (přepojování stanic, zavádění nových účastníků apod.).

V tomto článku se budeme věnovat klíčovým aspektům úspěšného nasazení IP telefonie. Autorka vychází především ze znalosti produktů Cisco Systems, což se částečně promítá jak do použité terminologie, tak do popisu celkových možností řešení.

Poznámka: Vlastní popis jednotlivých produktů/komponent řešení Cisco IP telefonie je již dostatečně znám, a proto jej v tomto článku pomineme - i když i zde se vývoj nezastavil a objevila se celá řada novinek. Za všechny jmenujme IP telefon s barevným dotykovým displejem, připravovanou verzi Call Manageru 4.0 s celou řadou nových funkcí, funkcionalitu Cisco IOS software Call Manager Express apod.

Komunikační infrastruktura

Kvalita hlasové komunikace VoIP v rozlehlých sítích je předurčena mj. použitou WAN technologií:

• Pevné okruhy. Vyhrazená komunikační infrastruktura s garantovaným přenosovým pásmem, se zaručeným doručením paketů a konstantním zpožděním při komunikaci bod-bod. Ideální infrastruktura pro provozování IP telefonie. Poskytované kvalitě zde odpovídá vysoká cena.
• Frame Relay. Sdílená komunikační infrastruktura s garantovaným přenosovým pásmem daným hodnotou Constant Interface Rate (CIR).
• MPLS VPN. Sdílená komunikační infrastruktura s úplným oddělením jednotlivých zákaznických VPN a s možností garance kvality služeb. Poskytuje bezpečnost a spolehlivost na úrovni klasických datových služeb. Díky možnosti efektivní správy a využití této infrastruktury je levnější oproti předchozím variantám.
• Internet VPN. Zabezpečená infrastruktura s nezaručenou rychlostí přenosu a bez garance kvality služeb. Po zvážení potřeb daného zákazníka lze doporučit jako cenově efektivní varianta řešení komunikační infrastruktury.

Kvalita služeb

Nezbytným předpokladem úspěšného provozování multifunkčních IP sítí je řízení kvality služeb QoS (Quality of Service), které umožňuje nejenom spolehlivě a efektivně provozovat aplikace různého charakteru, ale také například definovat a garantovat SLA (Service Level Agreement).

Mezi základní parametry sítě z pohledu řízení kvality služeb patří:

• Ztrátovost paketů. Množství zahozených paketů v procentech. V případě hlasové komunikace je potřeba udržet ztrátovost paketů do maximálně 1 procenta.
• Zpoždění. Jednocestné koncové zpoždění na cestě od vysílače k přijímači. V případě hlasové komunikace se jedná o celkové zpoždění 150 - 200ms, které představuje:
• Procesní zpoždění - proces digitalizace a kódování analogového hlasového signálu (CODEC) a tvorba paketů.
• Serializační zpoždění - vysílání jednotlivých bitů datových paketů na fyzické médium.
• Propagační zpoždění - vlastní přenos bitů datových paketů fyzickým médiem.
• Variance zpoždění. Rozdílné koncové zpoždění jednotlivých paketů. Hlasová komunikace vyžaduje rozptyl zpoždění do 30 ms.

Dostupné nástroje pro řízení kvality služeb lze rozdělit do následujících kategorií:

• Klasifikace paketů. Pakety vstupující do sítě mohou být klasifikovány a označeny ve smyslu vyžadované třídy služeb. Identifikaci a označení paketů je doporučeno provádět co nejblíže jejich vzniku. Hranice sítě, na které je označení akceptováno nebo zamítnuto, se potom nazývá "trust-boundary".
  Toto označení paketů může být využito například pro vyhrazení určitého přenosového pásma linky, zajištění zpoždění a jeho variance v přípustných mezích, nebo jako vstupní parametr procesu prevence před zahlcením.
  Jako příklady nástrojů pro klasifikaci paketů lze uvést Class of Service (CoS), IP Precedence, Differentiated-Services Code Points (DSCP), Per-Hop Behaviors (PHB), Network-Based Application Recognition (NBAR).
• Plánování provozu. Nasazení algoritmů, které zajistí striktní prioritu hlasovým paketům a zároveň zajistí sdílení zbytku přenosového pásma ostatními aplikacemi.
  Pro umožnění provozu background aplikací (směrovací protokoly, síťové služby, L2 overhead, keepalive pakety atd.) je doporučeno rezervovat maximálně 75 % celkové dostupné šířky pásma. Pro zajištění šířky pásma řídícího VoIP provozu (time to dial tone, call setup, call transfer atd.) je rovněž doporučeno použít mechanismu frontování.
  Jako příklady nástrojů pro obsluhu fronty lze uvést Class-Based Weighted-Fair Queuing (CBWFQ) a Low-Latency Queuing (LLQ), nástrojem pro správu délky fronty je například Weighted-Random Early Detect (WRED).
• Provisioning. Podstatou provisioningu je zajištění dostatečné šířky pásma všem aplikacím, včetně nezbytného L2/L3 overheadu.
  Nástroje pro provisioning jsou například Policing, Shaping, Link Fragmentation and Interleaving (LFI), Compressed RTP (cRTP), Call Admission Control apod.

Vhodným nasazením všech výše uvedených nástrojů pro řízení kvality služeb lze dosáhnout požadovaných parametrů sítě, potřebných pro provozování multifunkční IP sítě.

Závěrem této kapitoly je vhodné poznamenat, že řízení kvality služeb je cyklický proces, složený z monitorování, definice/redefinice požadavků na kvalitu služeb a vlastní konfigurace a správy kvality služeb. Předpokladem kvalifikovaného návrhu řešení kvality služeb je vždy předchozí analýza datového provozu.

Šířka pásma

Základní kodek G.711 s využitím PCM modulace nárokuje přenosové pásmo 64 kb/s, což v případě rozlehlých IP sítí se spojnicemi o kapacitě od 64 kb/s zpravidla znamená problém. Úsporné kodeky snižují požadavek na šířku pásma (případě G.729 CS-ACELP je to 8 kb/s), zároveň však vyžadují výkonnější hardware a přinášejí větší zpoždění. Například v případě algoritmu G.729 vzniká zpoždění 25 ms, v případě algoritmu G.711 je to jen 0.75 ms.

Při stanovení celkového požadavku na šířku pásma je potřeba zohlednit:

• použitý protokol (VoIP, VoFR, VoATM),
• použití techniky komprese hlaviček u VoIP,
• L2 technologii (Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM),
• použitý kodek (G.711, G.729 atd.),
• Voice Activity Detection (VAD).

Vysoká dostupnost

Jedním z kritických faktorů řešení IP telefonie je jeho vysoká dostupnost. Jenom se pokuste sami rozpomenout, kdy vám naposledy nefungoval váš telefonní přístroj?

V případě IP telefonie existuje řada možností, jak postavit řešení s parametrem vysoké dostupnosti, odpovídajícím požadavkům daného zákazníka.

V prvé řadě se jedná o nasazení vysoce dostupných aktivních prvků s možností osazení redundantním hardware - zdroji napájení, větráky, řídícími procesory, moduly rozhraní apod.

Dále je to redundantní návrh komunikační infrastruktury v souladu s principy hierarchického modelu návrhu sítě s využitím Hot Standby Routing Protocol (HSRP) pro zajištění tzv. first hop redundance nebo mechanismu EtherChannel pro konfiguraci alternativní cesty. Ke zvážení je rovněž nasazení protokolů s rychlou konvergencí, tedy L2 protokolu Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) a L3 protokolů Open Shortest Path First (OSPF) nebo Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP).

Následuje redundance vlastní infrastruktury IP telefonie. Řídící prvky IP telefonie - Call Managery - lze instalovat v clusterech s definovanou mírou redundance. Model distribuované implementace IP telefonie navíc počítá s implementací Call Managerů ve vzdálených lokalitách. Dále je k dispozici funkcionalita Cisco IOS software Survivable Remote Site Telephony (SRST) pro zálohu funkcí Call Manageru v případě výpadku konektivity do centra.

V návrhu rovněž nesmíme opomenout nasazení správně dimenzovaných záložních zdrojů napájení.

Závěrem této kapitoly můžeme konstatovat, že dostupné hardwarové, softwarové a implementační možnosti řešení IP telefonie poskytují řadu variant řešení vysoké dostupnosti, odpovídající potřebám daného zákazníka.

Bezpečnost

Řešení Cisco IP telefonie je postaveno na platformě Intel PC, operačního systému Microsoft Windows a komunikačním protokolu TCP/IP. Zabezpečení infrastruktury IP telefonie lze tedy řešit standardními prostředky a mechanismy - implementací doporučených bezpečnostních oprav, nasazením firewallu s podporou multimediálních a hlasových aplikací a testovaných řešení HIDS systému a/nebo antivirové ochrany.

Z pohledu bezpečného připojení IP telefonů lze doporučit separátní adresaci a konfiguraci VLAN pro IP telefony.

Bezpečnost sítě lze dále posílit nasazením řešení pro autentizaci, autorizaci a accounting (AAA) apod.

Způsoby implementace IP telefonie

Cisco IP telefonie se obvykle implementuje v jednom ze tří základních scénářů:

• Implementace v jedné lokalitě. Vyžaduje Call Manager nebo Call Manager cluster. Komunikace probíhá v lokální síti s dostatečnou kapacitou a spolehlivostí, zpravidla tudíž nejsou potřebná náročná opatření, vedoucí k zajištění potřebné kvality služeb sítě. Jedna hlasová brána pro přístup do veřejné telefonní sítě.
• Centralizovaná implementace. V centru vyžaduje Call Manager nebo Call Manager cluster. Ve vzdálených lokalitách jsou pouze koncová zařízení, která jsou řízena centrálním Call Managerem. Pro datové spojení mezi centrem a vzdálenými koncovými zařízeními je vhodné a zpravidla i nutné implementovat mechanismy řízení kvality služeb pro zajištění patřičných parametrů. Přístup ke kapacitě rozlehlé sítě je kontrolován CallManagerem. Jedna hlasová brána pro přístup do veřejné telefonní sítě v centrální lokalitě. Pro případ výpadku konektivity do centra je k dispozici funkcionalita Survivable Remote Site Telephony (SRST) pro zálohu funkcí Call Manageru.
  Vhodný model pro implementaci IP telefonie v jedné centrální lokalitě a několika vzdálených lokalitách s menším množstvím telefonů propojených WAN sítí.
• Distribuovaná implementace. Vyžaduje Call Manager nebo Call Manager cluster v každé lokalitě. Ve všech lokalitách jsou koncová zařízení řízena místním Call Managerem. Pro datové spojení mezi jednotlivými lokalitami je vhodné a zpravidla i nutné implementovat mechanismy řízení kvality služeb pro zajištění patřičných parametrů. Přístup ke kapacitě rozlehlé sítě je kontrolován gatekeeperem. Zpravidla jedna hlasová brána pro přístup do veřejné datové sítě v každé lokalitě.
  Vhodný model pro implementaci IP telefonie v několika větších lokalitách propojených rozlehlou sítí. Datové spojení lze zálohovat spojením přes veřejnou telefonní síť.

Závěr

Technologie Cisco IP telefonie je vyvíjena od roku 1998, kdy proběhla akvizice společnosti Selsius Systems, Inc. Kvalita této technologie byla od té doby úspěšně prokázána v celé řadě referenčních instalací jak ve světě, tak také u nás v České republice. Za všechny jmenujme projekt Klientského servisu České pojišťovny, který představuje největší nasazení IP kontaktního centra na platformě technologií a produktů Cisco Systems pro IP telefonii ve střední a východní Evropě, jehož návrhem a implementací byla pověřena společnost ANECT a.s., GOLD partner společnosti Cisco Systems.

Společnost ANECT a.s. nabízí pro danou problematiku celou řadu služeb v oblasti konzultací, projekčních činností včetně řízení projektů, komplexních dodávek zboží a služeb včetně možnosti alternativního financování, implementace výše uvedených technologií, zákaznických školení, dohledových služeb, servisu a technické podpory.

Renata Lasková pracuje ve společnosti ANECT a.s. jako konzultant předprodejní podpory pro oblast komunikačních systémů. Zastihnete ji na adrese renata.laskova@anect.com.