hledat:

8   Hlasové služby v síti CESNET2

Projekt hlasových služeb v síti CESNET2 patří mezi aplikace pro novou generaci sítí (NGN, Next Generation Network). Postupným rozšiřováním technických prostředků a programových aplikací v rámci řešeného projektu vytváříme podmínky pro konvergenci hlasových a datových služeb v síti CESNET2.

Projekt má dvě části, výzkumnou a provozní. V provozní části zabezpečujeme úkoly související s provozem služby, připojováním nových účastníků, garancí dostupnosti, kvality služby a poskytnutí podkladů pro vyúčtování hovorného. Přínosem provozní části je úspora nákladů na telefonní hovory - hovor v rámci sítě CESNET2 je bezplatný, spojení ukončené ve veřejné telefonní síti je zpoplatňováno exkluzivními tarify. Projekt vytváří pokročilou experimentální platformu použitelnou i pro potřeby dalších projektů.

Obecným cílem výzkumné části je ověřování a vlastní vývoj nových technologií. Některé z nich jsou již používány v rutinním provozu (např. aplikace IPTA pro účtování hovorného nebo řídící prvek gk-ext.cesnet.cz pro přihlašování H.323 zařízení).

8.1   Podmínky provozování sítě IP telefonie v roce 2002

Základní stavební kameny sítě IP telefonie jsme položili koncem roku 1999 propojením ústředny VŠB-TU v Ostravě a ČVUT v Praze prostřednictvím hlasové brány VoGW AS5300 (Voice Gateway) a ATM PVC okruhů. Stejnou technologií jsme v roce 2000 připojili i ústředny MUNI v Brně a JČU v Českých Budějovicích. V roce 2001 došlo k nahrazení ATM PVC samostatnými VoGW MC3810. Postupně jsme síť rozšiřovali o další brány a v polovině roku 2001 realizovali připojení veřejného telekomunikačního operátora Aliatel.

Technické řešení propojení s veřejnou telefonní sítí nevyžadovalo na straně CESNET2 žádné investice a je realizováno přes síťový uzel NIX.CZ. Pilotní projekt volání do veřejné sítě jsme zahájili v říjnu 2001 na VŠB-TU v Ostravě a TU v Liberci. V lednu 2002 byl zkušební provoz úspěšně vyhodnocen a volání do veřejné sítě jsme nabídli jako službu i ostatním členům zapojeným do projektu IP telefonie.

Od roku 2002 poskytujeme v rámci projektu IP telefonie ukončování hovorů ve veřejné síti na základě smlouvy se členem sdružení. Je sjednávána na dobu neurčitou s jednoměsíční výpovědní lhůtou. Nedílnou součástí smlouvy je ceník hovorného.

V září jsme dosáhli snížení cen a rozšíření cílů volání do šestnácti vybraných mezinárodních destinací. V tabulce uvádíme několik příkladů cen hovorů, kompletní ceník lze získat u řešitelů na vyžádání. Změny cen rozesíláme všem připojeným institucím podle podmínek ve smlouvě. Cena hovoru se účtuje s přírůstky po 1 vteřině, bez minimální účtované délky hovoru.

Technické podmínky připojení pro pobočkovou ústřednu:

• pobočkovou ústřednu lze připojit pouze digitálním rozhraním (ISDN BRI, ISDN PRI)
• ústředna musí posílat identifikaci volajícího
• provozovatel pobočkové ústředny (PBX) si provádí úpravy účtování v tarifní aplikaci a v ústředně, přiděluje oprávnění pobočkám pro přístup k službě IP telefonie
• koncovým bodem rozhraní sítě VoIP je rozhraní hlasové brány, připojení PBX k rozhraní sítě VoIP provede provozovatel PBX, před realizací bude specifikován typ a nastavení rozhraní (typ rozhraní ISDN/BRI nebo ISDN/PRI, nastavení Network-side nebo User-side, u PRI s CRC4 nebo bez)

Technické podmínky připojení pro hlasovou bránu:

• na hlasovou bránu musí mít přístup určení zaměstnanci CESNETu
• hlasová brána musí předávat informace o volání pomocí protokolu RADIUS
• hlasová brána musí být kompatibilní se stávajícím řešením VoIP (Voice Gateway na platformě Cisco z řady AS5300, MC3810, C36xx, C26xx, C17xx)

Kromě výhody netarifovaných spojení v rámci sítě CESNET2 může využíváním služby IP telefonie mimopražský subjekt dosáhnout až 50% snížení nákladů na meziměstském hovorném. U pražských lze dosáhnout úspory cca 30 %.

Provoz do veřejné telefonní sítě si univerzity hradí. Vyúčtování probíhá měsíčně, faktura obsahuje celkový počet uskutečněných hovorů, provolaných minut a celkovou účtovanou sumu. Detailní výpis jednotlivých hovorů poskytujeme vhledem k jejich množství pouze na vyžádání. Potřebná data však sdružení má k dispozici a může při případných nesrovnalostech prokázat oprávněnost výše účtované částky. CESNET se službou nespojuje žádný měsíční paušální poplatek, nenavyšuje smluvně zajištěné ceny s veřejným telekomunikačním operátorem, provádí pouze přeúčtování nákladů na hovorné.

Na straně připojeného subjektu, který službu přestupu do veřejné sítě používá, je potřebné, aby si zajistil úpravy účtovací aplikace své pobočkové ústředny tak, aby byl schopen provést rozúčtování na jednotlivé pobočky. CESNET standardně poskytne sumární výpis jako např. Český Telecom.

Není povoleno volání do mobilních sítí a na speciální služby 90x.

8.2   Připojení dalších organizací v roce 2002

V roce 2002 jsme řešili připojení v následujících lokalitách:

• VUT Brno, připojení přes ISDN/PRI v březnu 2002
• UP Olomouc, připojení přes ISDN/PRI v říjnu 2002
• Univerzita Pardubice v České Třebové, připojení přes ISDN/BRI v listopadu 2002
• VŠE Praha, připojení přes ISDN/PRI v prosinci 2002
• Ostravská Univerzita, připojení přes ISDN/BRI (dokončováno, spuštění v lednu 2003)

Řešitelé projektu spolupracují při návrhu připojení a provádějí konfiguraci přístupové VoGW. Nákup a výběr dodavatele doporučeného zařízení si zájemce provádí samostatně.

Pro přístup do sítě IP telefonie nadále doporučujeme použít zjevný prefix. Zároveň úspěšně probíhá ověřování dostupnosti služby, aby mohlo být využito automatického směrování volání.

V září 2002 jsme provedli přečíslování telefonních čísel v síti IP telefonie v souladu se změnami číslovacího plánu ve veřejné telefonní síti ČR.

Aktuální seznam bezplatných telefonních čísel je umístěn na www.cesnet.cz.

Připojení VoGW členů zapojených do projektu je většinou realizováno po ISDN, což umožňuje uchovávat detailní záznamy o hovorech v SQL databázi na serveru RADIUS. Síť IP telefonie je od svého vzniku orientována na protokol H.323 (min. verze 2). Vnitřní prvky sítě VoGW a GK (Gatekeeper) jsou postaveny na platformě Cisco, což se osvědčilo při rozšiřování a správě sítě.

Pro zahraniční H.323 konektivitu dalších subjektů je určen externí linuxový GK umístěný v Praze. V hierarchii je navázán nad interní GK v Ostravě a v Praze. Interní GK jsou vzájemně zálohovány a veškeré GW v síti mají nastaveno přihlášení k oběma prvkům s prioritou podle své geografické polohy. V běžném provozu je aktivní přihlášení s vyšší prioritou. Požadavky na spojení mimo VoIP síť CESNET2 jsou Internetem (NIX.CZ) směrovány na GK operátora Aliatel.

Obrázek 8.3 představuje schéma sítě IP telefonie. Několik desítek tisíc uživatelů připojených k pobočkovým ústřednám má přístup ke službě po vytočení příslušného prefixu. Volba v síti CESNET2 probíhá dle veřejného číslovacího plánu v souladu s platným telefonním seznamem (bez 420). Pro přístup do zahraničí se volí 00 před prefixem státu, např. 0043 pro Rakousko.

8.3   Podpora IP telefonů

Během roku 2002 jsme se nadále věnovali problematice IP telefonů na bázi H.323. Pro vnitřní potřebu jsme vyhradili v číslovacím plánu sítě IP telefonie čísla 76xxxxxxxx. Ke zvýšení dostupnosti a bezpečnosti služby je nutné použít distribuovanou architekturu vzájemně propojených GK, které budou tvořit zóny odkazující se na centrální zálohované GK. V případě výpadku spojení na centrální GK lze volat pouze v rámci lokální zóny.

Zaměřili jsme se na testování vhodného GK a úzce jsme spolupracovali s firmou Kerio, která aplikaci GK vyvíjí a pro nasazení v síti CESNET ji poskytla zdarma. V laboratorních podmínkách na VŠB-TU v Ostravě jsme testovali volání z IP telefonů mezi zónami tvořenými čtyřmi GK, které byly navázány na centrální GK gk-ext.cesnet.cz umístěný na ČVUT v Praze.

Rovněž jsme zprovoznili hlasovou bránu Kerio VoGW pro Linux s pasívní kartou ISDN/BRI připojenou k ústředně. Za cíl jsme si kladli nalézt levnější způsob připojení a porovnat vlastnosti se stávajícím řešením Cisco. Propojení bylo sice funkční a pracovalo s velmi dobrou kvalitou dvou současných hovorů, ale pro nasazení v síti CESNET2 není dosud vhodné. Řada hovorových kodeků z řady CELP nebyla podporována, použitá karta ISDN/BRI od firmy AVM nepodporovala provolbu DDI, ale pouze MSN čísla. Stav vývoje VoGW pro Linux řešitelé projektu nadále průběžně sledují.

V závěru roku 2002 jsme nalezli cenově velmi přijatelný IP telefon LAN Phone 101 (4800 Kč), který se po prvních testech jeví jako vhodný pro širší nasazení v síti IP telefonie. Výrobcem je firma Welltech (Taiwan). Přístroj funguje rovněž jako analogový telefon, čímž se zvyšuje efektivita vložených finančních prostředků. V přístroji je zabudován přepínač 10/100BASE-T pro připojení PC. Zařízení překvapilo i rozsahem podporovaných kodeků (G.711 a/ulaw, G.723.1,G.729, G.729a).

V současné době máme tři typy úspěšně odzkoušených H.323 IP telefonů

• optiPoint 300 Advance
• optiPoint 400 Standard
• LAN Phone 101

Aktuálně pracujeme na dořešení způsobu autentizace při přihlášení IP telefonů do sítě CESNET2 pomocí standardu H.235.

8.4   Projekt IP Telephony Cookbook

Ve druhé polovině roku 2002 jsme se zapojili do mezinárodního projektu IP Telephony Cookbook, který po organizační stránce zajišťuje Terena. Cílem projektu je vytvoření referenčního dokumentu pro odborníky z evropských národních sítí pro výzkum a vzdělávání o možnostech řešení IP telefonie, včetně doporučení na výběr, konfiguraci a použití jednotlivých komponentů.

Projektu se účastní sedm institucí z pěti států. Projekt potrvá 11 měsíců - od listopadu 2002 do října 2003. Výstupem budou čtyři dokumenty (deliverables). Poslední z nich je cílový referenční dokument, který bude mimo jiné zahrnovat: přehled technologie v oblasti IP telefonie, návrh možných konfiguračních scénářů, návod ke konfiguraci základních a doplňkových hlasových služeb, popis integrace s veřejnou telefonní sítí i souhrn legislativních záležitostí. Referenční dokument bude k dispozici na serveru www.terena.nl.

8.5   IPTA - IP Telephony Accounting

Již v předcházejícím roce jsme za účelem sledování provozu a účtování v síti IP telefonie vytvořili vlastní aplikaci IPTA (IP Telephony Accounting). Dává k dispozici jak detailní výpisy jednotlivých hovorů mezi vybranými účastníky ve zvoleném období, tak souhrnné výpisy. V roce 2002 jsme aplikaci rozšířili o nové funkce podle aktuálních požadavků. Nově implementované funkce zahrnují:

• Statistiky obsazených a nezvednutých volání.
• Statistiky různých typů chybových hlášení s možností výpisů a mazání podle období, volajících a volaných účastníků a typů chyb.
• Zvýšení spolehlivosti zamykání dat pro konkurenční přístup a zvýšení rychlosti zpracování údajů o hovorech.
• Grafické znázornění rozložení hovorů jednotlivých typů (v rámci sítě IP telefonie, dálkový hovor přes PSTN, atd.) pro jednotlivé ceny hovorů podle alternativních ceníků a v závislosti na úspěšnosti hovorů (uskutečněné, obsazené, nezvednuté). Pro zobrazení těchto diagramů bylo potřeba provést interní úpravy v monitorovací aplikaci, které jsou předpokladem pro další typy grafických výstupů, které chceme realizovat v dalším období.

Nová verze aplikace je podrobně popsána v technické zprávě číslo 11/2002.

Mezi hlavní rysy monitorovací aplikace patří:

• Možnost současného použití více účtovacích plánů pro jejich porovnání nebo pro porovnání možných lokalit umístění brány do veřejné telefonní sítě.
• Rozsáhlé možnosti přepisu identifikace volajících a volaných účastníků podle potřeb jednotlivých pobočkových ústředen.
• Grafická prezentace informací.
• Monitorování a správa různých typů chybových a varovných hlášení.
• Aplikace je založena na otevřeném software - Linux, MySQL, PHP4, Apache Web server.

8.6   SIP signalizace

Síť IP telefonie v síti CESNET2 byla vybudována na základě signalizačních protokolů rodiny H.323. Abychom síť zpřístupnili i uživatelům, kteří používají klienty s protokolem SIP a umožnili volání z a na tyto klienty, rozhodli jsme podporovat v naší síti také protokol SIP.

Instalovali jsme a ve zkušebním režimu spustili SIP server SIP Express Router (SER) vyvinutý v berlínském ústavu Fokus. Server je modulární, výkonný a jeho použití je možné na základě GPL licence. Kromě toho má náš tým dobrý vztah s tvůrci serveru a jisté zkušenosti s jeho nasazením. SER může běžet na různých operačních systémech od Linuxu přes BSD až po Windows a na různých HW platformách včetně iPAQ.

K nasazení do sítě CESNET2 jsme zvolili linuxový PC server. Pro funkci některých modulů (user location, authorization) je dobré použít SQL databázi. My jsme zvolili MySQL. Složitější částí je konfigurace serveru, který je řízen skriptovacím jazykem. Později bude aktivován i webový server s prostředím na vytváření a správu účtů.

Server je určen pro volání ze SIP klientů na telefonní linky připojené k pobočkové ústředně ČVUT+CESNET+VŠCHT. Připraven je i server na strahovských kolejích. Jejich připojení k síti IP telefonie provedeme po vyřešení autentizace hovorů ze SIP klientů.

Existující H.323 síť a její klienty je potřeba propojit s novou SIP infrastrukturou. Protože z organizačních i technických důvodů není možné převést celou síť na protokol SIP, rozhodli jsme se pro inkrementální implementaci SIPu v naší síti pomocí překladové brány H.323/SIP a duální konfiguraci H.323 + SIP na hlasových branách. Testovací prostředí, které používáme pro ověření vlastností a zjištění omezení jednotlivých řešení, je znázorněno na obrázku 8.7.

Provedli jsme průzkum existujících produktů, které určitým způsobem umožňují interoperabilitu H.323 a SIP protokolů a rozhodli jsme se ověřit možnost nasazení tří překladových bran od firem Kerio, Siemens a z univerzity v Darmstadtu.

8.6.1   Kerio

První testovaná brána pocházela od společnosti Kerio. Jednalo se o verzi pro operační systém Linux. V CESNETu již používáme Kerio Gatekeeper pro Windows 2000 s dobrými zkušenostmi. Nevýhodou brány je nutnost správy pomocí programu pro operační systém Windows. Administrátorská konzola pro Linux nebyla zatím vytvořena.

Brána byla původně navržena pro překlad signalizace SIP do PSTN, nejčastěji přes ISDN. Byla však rozšířena o překlad do signalizace H.323. Jde prozatím o testovací verzi programu, ale díky velmi dobré spolupráci s jeho tvůrci se podařilo vzniklé problémy opravit a brána je dobře funkční. Jinou stránkou věci je méně srozumitelná konfigurace brány a skutečnost, že funguje jako media gateway, i když to není třeba.

To znamená, že hlasová data se nepřenáší přímo mezi koncovými účastníky, ale procházejí přes bránu, čímž dochází k nežádoucímu zpoždění. Testy však neodhalily subjektivní zhoršení kvality. Další problém vnesly do testování telefony H.323 Optipoint 400 Standard firmy Siemens, které měly problémy s použitím ulaw kodeku a mechanismu FastStart. Tento problém řeší nová verze firmware. Zatím jsme problém řešili úpravou nastavení brány.

8.6.2   Siemens IWU

Brána společnosti Siemens je komerčním produktem, jejž lze získat na omezenou testovací dobu bezplatně. Jedná se o poměrně rozsáhlý systém s mnoha funkcemi. Obsahuje mimo jiné vlastní H.323 gatekeeper a SIP proxy. Podobně jako brána Kerio slouží i pro překlad do PSTN. Pro svůj provoz vyžaduje Windows 2000 SP3. Takto vybavený stroj byl k dispozici až na konci roku. Testy provedeme v nejbližší době.

8.6.3   KOM Darmstadt

K otestování byla přislíbena brána z univerzity v Darmstadtu, zatím však nedošlo k uvolnění ostré verze. Jde o software pod GPL licencí, který používá Vovida SIP zásobník a OpenH.323 zásobník běžící na Linuxu. Navíc byla do softwaru samozřejmě zapracována vlastní vylepšení.

8.6.4   Klienti pro SIP IP telefonii

Předpokládáme použití jak hardwarových, tak softwarových klientů. Z hardwarových klientů jsme zatím testovali pouze Cisco IP Phone 7960, a to s uspokojivými výsledky. Jedinou výtkou je občasná ztráta konektivity jednoho telefonu, obvykle po větších konfiguračních změnách a přemisťování přístroje. Jde pravděpodobně o problém konkrétního kusu, který se pokusíme vyřešit výměnou firmware. Na test čeká SIP verze telefonu Siemens Optipoint 400 Standard. Nový SIP firmware verze 2 zatím nebyl firmou poskytnut.

Nevýhodou hardwarových telefonů je obvykle jejich cena. Provádíme průzkum v této oblasti a snažíme se najít cenově dostupný a spolehlivý telefon, který by bylo možné doporučit k nasazení ve větším měřítku.

Softwarových klientů je poměrně slušné množství a některé je možné používat bezplatně. Průzkum v této oblasti plánujeme také, především ve spolupráci se studenty strahovských kolejí, kde bude použití softwarových klientů zřejmě nejširší. Asi nejznámějším softwarovým klientem je Microsoft Messenger. Upozorňujeme ale na problémy nové verze 5 s nemožností nastavit servery jiné než služeb .NET. Proto prozatím doporučujeme použít verzi 4.6.

8.7   Peering se zahraničními sítěmi

Po dobrých zkušenostech s peeringem se sítí ve středisku CERN ve Švýcarsku jsme se rozhodli rozšířit peering na další lokality. Narazili jsme na dva problémy. Prvním je nedostatek zajímavých lokalit dostupných po IP telefonii. Kromě australské sítě pro výzkum a vzdělávání AARNET je obtížné najít větší instalaci IP telefonie, kterou bychom mohli použít pro vzájemný peering v souladu se statutem sítě CESNET2. Druhý problém spočívá v interoperabilitě - různé sítě používají různé typy komponentů (gatekeepery a hlasové brány) a jejich vzájemná komunikace často není bez problémů.

Ve zkušebním režimu jsme zprovoznili mezinárodní peeringy na pět univerzit testbedu IP telefonie v Internetu2 a do australské sítě AARNET. Zapojili jsme se také do mezinárodní hierarchie gatekeeperů vzniklé z iniciativy projektu Welsh Video Network a sítě SURFnet. Problémem je opět nedostatek zajímavých lokalit, do kterých by bylo možné volat.

8.8   Stanovení dalších cílů projektu

Projekt bude mít i nadále dvě stránky - provozní a výzkumnou. Hodláme pokračovat v ověřování nových technologií a protokolů, zavádění nových služeb a rozšiřování VoIP infrastruktury podle požadavků uživatelů.

Provozní část:

• Připojení dalších účastníků dle požadavků uživatelů, průběžné vyhodnocování projektu a monitorování provozu VoIP sítě.
• Peering s dalšími sítěmi.

Výzkumná část:

• Experimentální práce v oblasti IP telefonie se SIP signalizací.
• Připojování IP telefonů.
• OpenH.323 projekt.
• Statistické vyhodnocování provozu.
• Pilotní připojení vybrané lokality přes SIP signalizaci.
• Průzkum možností implementace nových typů služeb, například konferenčních hovorů, IVR, hlasové pošty.

Výsledky práce budou publikovány v technických zprávách, článcích v časopisech a prezentovány na odborných konferencích.

předchozí

obsah

následující