Вводное занятие по курсу лабороторных работ «Системное программирование»
1. Введение
Телефонная связь наряду с доступом в Интернет является основой современных бизнес-коммуникаций. Причем наиболее значим данный вид связи для небольших предприятий с численностью персонала до ста человек. Мини АТС являются одним из оптимальных решений по обеспечению телекоммуникационных потребностей для малого и среднего бизнеса.
В рамках лабороторных занятий по курсу «Системное программирование » мы будем изучать программирование и устройство этого вида коммуникационной техники.
2. Основные производители.
В современных мини АТС реализованы все необходимые функциональные возможности и современные технологии передачи голоса и данных. Кроме того они отличается своей невысокой стоимостью. На данный момент крупнейшими производителями в мире офисных или, как принято говорить, учрежденческих АТС (УАТС) являются фирмы Panasonic, Nortel, LG, Alcatel, Samsung , Ericsson, Siemens, Avaya, NEC. Среди производителей УАТС по технологии IP-телефонии в пересчете на количество телефонных линий лидирует Nortel. За ним следуют Avaya, Siemens, Alcatel и NEC. Cisco возглавляет список производителей в секторе абонентских устройств - в прошлом году компания произвела 42% всех проданных в мире IP-телефонов.
3. Поколения офисных атс
Рассмотрим вкратце историю развития УАТС.
1. В начале 70-х годов компания Northern Telecom представила первую учрежденческую станцию с управлением по записанной программе. С возникновением на рынке продуктов микропроцессорной техники появились станции с управлением по записанным программам, однако коммутация в них по-прежнему осуществлялась аналоговым способом.
2. Дальнейшем переход от аналоговой коммутации к цифровой был обусловлен множеством факторов, в частности: применением на межстанционном участке цифровых систем передачи; развитием микропроцессорной техники; возрастающими требованиями к качеству передачи информации на фоне снижения себестоимости продукции и, наконец, возможностью предоставить пользователю интегрированный терминал, который позволяет передавать как речь, так и данные.
3. Появление в середине 70-х первых УАТС с цифровым коммутационным полем позволило перенести точку аналого-цифрового преобразования с межстанционного участка на абонентский и тем самым решить ряд перечисленных проблем, за исключением лишь одной – интегрированных терминалов.
4. В 1980 г., компания Intecom представила первый цифровой телефонный аппарат, в котором осуществлялось аналогоцифровое и цифроаналоговое преобразования (АЦП-ЦАП), таким образом первый интегрированный терминал был создан. Первые цифровые телефоны подключались по многоканальной цифровой линии к УАТС. Один канал отводился под речь, другой под данные, третий под сигнализацию. В последующем подобная структура легла в основу базового доступа ISDN (сетей интегрального обслуживания).
5. Распределенное построение. Долгое время учрежденческие станции строились по централизованному принципу – централизованная система управления, единое цифровое коммутационное поле и, как следствие, единый конструктив. Такой вариант построения был оптимальным, потому что абоненты учрежденческой сети рассредоточены на замкнутой, сравнительно небольшой территории, а длины аналоговых абонентских линий (2–3 км) вполне покрывались УАТС. Однако появление цифрового терминального оборудования сократило радиус предоставления услуг в несколько раз. В начале 80-х годов были созданы первые распределенные системы, в которых взаимодействие центрального модуля с удаленными осуществлялось по внутристанционной шине. Закономерным развитием данной технологии стал переход от внутрифирменных физических интерфейсов к стандартным. За основу были взяты широко применяемые на телефонных сетях общего пользования интерфейсы E1/T1. Взаимодействие по стандартным цифровым соединительным линиям с использованием соответствующих протоколов сигнализации позволило строить территориально распределенные учрежденческие сети на базе одной системы коммутации.
6. Расширение спектра предоставляемых услуг. 90-е годы не принесли каких-либо инновационных решений по построению УАТС. Этот период можно охарактеризовать как время расширения спектра предоставляемых услуг. Помимо неуклонного увеличения количества дополнительных видов обслуживания появляются и принципиально новые сервисы. Остановимся более подробно на двух из них. 6.1 Беспроводный абонентский доступ Предоставление таких услуг осуществляется по беспроводному терминальному оборудованию – портативные абонентские радиоблоки (ПАРБ), как правило, на основе стандартизированных протоколов. Одним из самых распространенных является DECT. Системные ПАРБ УАТС определяет как обычные абонентские комплекты, обеспечивая тем полный сервис, например, перераспределение вызова, передача вызова, конференция, индикация сообщения ожидания (через прерванный набор номера абонента) и др. 6.2 Компьютерно-телефонная интеграция Основным элементом компьютерно-телефонной интеграции является телефонный сервер, обеспечивающий связь телефонного аппарата и компьютера. С одной стороны, сервер соединяется с телефонной станцией, с другой – включается в локальную сеть. При этом каждый абонент локальной сети имеет доступ к ресурсам и услугам сервера. Приведем основные функции, реализуемые на сервере: • визуальная индикация на экране компьютера номера и имени вызывающего абонента, в том числе для абонента с аналоговым телефонным аппаратом; • фиксация исходящих и входящих вызовов в базы данных компьютера (персональный учет стоимости); • возможность переадресации вызова по различным условиям; • запуск произвольного приложения по условию; • порождение произвольного соединения в системе; • передача информации от абонента к абоненту при переводе звонка (например, передача файла); • автоматический сбор конференции; • быстрый набор с использованием библиотеки абонентов по условию (например, в определенное время); • возможность получить информацию о текущем состоянии абонента или группы соединительных линий.
IP УАТС Пакетная коммутация обусловила появление в конце 90-х годов и принципиально новых продуктов – IP УАТС. Все коммуникации таких станций осуществляются по протоколу IP. IP УАТС базируются на одной из трех технологий – H.323, SIP, MGCP. Все три технологии объединяет среда передачи – IP-сеть, но если за основу взят протокол H.323, то система состоит из H.323 терминалов, H.323 шлюзов и привратника, если SIP – IP-телефонов, прокси- и SIP-сервера, если MGCP – медиашлюзов и агента вызовов. Подробнее работу этих протоколов мы будем рассматривать в лекционном курсе.
В общем виде модель IP УАТС состоит из следующих элементов: • сервер обслуживания вызовов; • терминальное оборудование пользователя; • шлюз; • IP-сеть.
История развития УАТС наложила отпечаток на классификацию устройств офисной телефонии. Все представленные на мировом рынке учрежденческие АТС можно условно разделить на три группы.
Во-первых, это телефонные станции с коммутацией каналов (аналоговые, гибридные и цифровые) - сейчас они занимают доминирующие позиции на рынке, однако постепенно теряют свою долю, уступая место технически более совершенным решениям.
Аналоговая УАТС начального уровня, проста в настройке и управлении – запрограммировать ее можно с любого телефонного аппарата, имеющего тональный набор. Базовая емкость максимальная и не подлежит расширению.
Цифровая УАТС – это значит, что к такой УАТС можно подключить цифровые системные аппараты, которые передают голос в цифровом виде. В этих системах речевые сигналы методом импульсно-кодовой модуляции преобразуются в поток двоичных импульсов. Обработка этих импульсов , а не сигналов переменной амплитуды (аналоговая телефония) – задача более простая и гибкая, что и определяет значительное расширение функциональных возможностей цифровых систем. После обработки (коммутации) цифровые сигналы преобразуются обратно в аналоговые (голосовые). Цифровые УАТС дороже аналоговых, но зато они обладают расширенными возможностями программирования, управления и контроля, выполняют тарификацию вызовов с ПК, поддерживают протоколы ISDN, учитывают специфику наших сетей, позволяют обеспечить создание сетей микросотовой офисной связи.
Гибридная АТС является аналоговой , но имеет возможность за счёт установки дополнительных плат работать с цифровым оборудованием.
Помимо этого, эти станции имеют возможность работы в сети ISDN (PRI/BRI) и совместимы с потоком E1. Пик смены таких АТС, особенно в регионах, приходится на 2007-2010 гг., когда их ресурс будет полностью исчерпан.
Во-вторых, это конвергентные УАТС, представляющие собой ту или иную степень модификации или модернизации традиционных платформ телефонии с целью поддержки определенной функциональности на базе протокола IP. Среди прочих достижений использование Интернета как основного транспортного протокола позволяет значительно (обычно до 50-70%) снизить стоимость междугородных разговоров с сотрудниками филиалов и абонентами в других странах. Конвергентные офисные АТС не требуют полного перехода на коммуникации по IP, при этом их применение открывает возможности для экономичной интеграции функции телефонии с различными приложениями. Такие проекты полезны в том случае, если происходит плавное наращивание мощности АТС, но пока нет желания платить дороже за IP-УАТС.
В-третьих, "чистые" IP-УАТС, использующие исключительно пакетную коммутацию - обычно они состоят из выполняемого на сервере управляющего ПО, медиашлюзов для взаимодействия с телефонными линиями фиксированной связи, а также разнообразных средств коммутации и маршрутизации вызовов.
В связи с перечисленными причинами (и не только) стратегия у всех одинакова – IP-телефония, однако направление будущей IP-телефонии разрабатывается фирмами в различных направлениях. Производители, которые не выпускали традиционные АТС (например, 3Com или Cisco), предлагают революционный путь и внедрение «чистой» IP-телефонии. Компании, имеющие значительную базу установленного телефонного оборудования (Avaya или Nortel), реализуют эволюционный подход и активно продвигают «гибридные» АТС. Оба подхода имеют свои плюсы и минусы. Рассмотрим каждый из них. «Гибридная» IP-телефония может быть реализована в двух вариантах: - 1) в обычную АТС устанавливается плата, которая управляет работой IP-телефонов и является шлюзом (например, на 30 или 60 портов) между IP-телефонией и TDM-шиной АТС. Данный вариант применяется достаточно редко и используется в основном для подключения в удаленном офисе IP-телефонов или выносов по протоколу IP, Примером такой станции может служить Panasonic KX-TDA100; - 2) в качестве центрального процессора, осуществляющего управление и маршрутизацию вызовов, используется выделенный сервер, построенный на IP-архитектуре (другими словами, это обычный сервер со своей операционной системой и специализированным ПО). Для подключения традиционных пользователей используется TDM-шлюз, в котором устанавливаются платы от обычных АТС данного производителя. Он управляется центральным устройством по протоколу IP. Примером данной реализации является решение от компании Avaya – S8500 (центральный сервер) в связке с G650 (TDM)-шлюзом. Компания Nortel выпускает схожий продукт под названием Communication Server 1000.