چی باید بدونیم؟


+ VoIP

پیاده‌سازی VoIP در شش گام

 

اشاره :
در این نوشتار، مدیران شبکه با فرایندی شش مرحله‌ای آشنا می‌شوند که شبکه‌های تحت مدیریت آن‌ها را به بستری جهت ارائه خدمات
VoIP (انتقال همزمان مکالمات تلفنی بر روی یک شبکه دیتا) تبدیل می‌کند. هدف از این‌کار غلبه گام‌به‌گام بر چالش‌هایی است که انتقال ترافیک صوتی را برروی بستر نه چندان باکیفیت شبکه‌های محلی با خطر روبه‌رو می‌سازد. از این‌رو پیمودن این مسیر، لازمه تضمین موفقیت پروژه های VoIP سازمانی است. مکالمات تلفنی مبتنی بر IP، تفاوت‌های بنیادینی با ارتباطات داده دارند و کیفیت این مکالمات ارتباط تنگاتنگی با کارایی شبکه دارد. به‌طوری‌که هرگونه تاخیر در تبادلات سطح شبکه، افت کیفیت محسوسی را به همراه خواهد داشت. التزام مدیران شبکه به ارتقای کارایی LAN، خطوط و تجهیزات دسترسی به شبکه گسترده، و به‌کارگیری ابزارهای مدیریت و کنترل کیفیت، شرط موفقیت پروژه‌های VoIP است.ُ

اساساً مشکلات ارتباطات تلفنی مبتنی ‌بر IP را می‌توان در سه گروه جای داد: مشکلات شبکه، پیکربندی تجهیزات و ناهماهنگی در سیگنالینگ، و مشکلات موجود در سمت رابط‌های آنالوگ تلفن. مهم‌ترین مشکلات ناشی از شبکه عبارتند از:

- تاخیر (
Delay): حدفاصل زمانی ارسال تا دریافت بسته‌های صوتی است که در صورت فرارفتن از یک میزان مشخص، امکان تشخیص مکالمات را دشوار می‌کند.

- نوسانات تاخیر (
Jitter): نوسان در زمان انتقال بسته‌ها، می‌تواند به حذف آن‌ها در سیستم‌های VoIP بینجامد. این عامل مخرب معمولاً ناشی از بروز پدیده تراکم (Congestion) در داخل شبکه است.

- تخریب بسته‌های صوتی (
Packet Lose): خرابی‌ها و خطاهای تجهیزات شبکه می‌تواند به تخریب و حذف بسته‌های صوتی منجر شود. این موضوع در مورد مکالمات تلفنی، به معنی از دست‌رفتن بخشی از مکالمه است.
دشواری‌های ناشی از پیکربندی نادرست یا نامناسب تجهیزات و سیگنالینگ میان آن‌ها نیز در دو گروه قابل‌تفکیک هستند.

- پیکربندی تجهیزات انتهایی
VoIP:  گزینش نادرست نوع کدکننده (CODEC) و مکانیسم‌های جبران‌سازی بسته‌های تخریب شده در شبکه، می‌تواند به کاهش کارایی کمک کند.

- تنظیمات روترها و دیواره آتش: ترافیک صوتی درصورت تنظیم‌نبودن یک روتر یا دیواره آتش در پشت آن به دام خواهد‌افتاد. بنابراین تسهیل عبور این ترافیک از داخل عناصر فوق، الزامی است.

مشکلات موجود در سمت رابط‌های آنالوگ تلفنی درواقع همان‌هایی است که سال‌ها مهندسان شبکه‌های تلفنی را به خود مشغول نموده‌اند. در راس این مشکلات، پدیده انعکاس (
Echo) و نویز (Noise) قرار دارند که با انتقال به محیط دیجیتال، آثار تخریبی آن‌ها بیشتر شده است. سیاست کلی حذف این موارد، در حد فاصل شبکه IP و بخش آنالوگ است.

در ادامه مطالب، یک فرایند شش مرحله‌ای که حاصل تجربه مهندسان مجرب شبکه‌های
VoIP است آورده می‌شود که با به کار بستن این توصیه‌ها می‌توان از نتیجه و کیفیت نهایی کار مطمئن شد. البته مهندسان و مدیران شبکه باید توجه داشته باشند که بسیاری از مشکلاتی که گفته شد، در حین کار روزمره شبکه و به صورت گذرا رخ می‌دهند. بنابراین مقابله با آن‌ها نیز علاوه بر مرحله طراحی و پیاده‌سازی سیستم VoIP، مستلزم نظارت و کنترل مستمر بر کیفیت شبکه است.

گام یکم: تعریف نیازهای سیستم‌ VoIP
این مرحله به تعریف و تعیین نحوه به‌کارگیری شبکه اختصاص دارد. به کارگیری شبکه‌های
IP که خاص ارتباطات دیتا طراحی شده‌اند، به منظور انتقال موفق مکالمات تلفنی، نیازمند توجه به الگوی ترافیکی، ظرفیت موجود شبکه، پهنای باند موجود و فاکتورهای متعدد دیگر است. دراین مرحله، طراح یا مدیر شبکه سوالاتی از این دست پیش روی دارد: چند درصد از ظرفیت شبکه به کارگرفته خواهد شد؟ دروازه‌های (Gateway) ارتباطی در کجا قراربگیرند؟

مکالمات داخلی چگونه هدایت شوند و در مورد مکالمات خارج از سازمان به چه صورت عمل شود؟ از کدام نوع کدکننده استفاده شود (برای مثال 
G.729A ,G.711 و ....)؟ چه میزانی از پهنای باند به هر مکالمه اختصاص یابد (برای مثال 96‌کیلوبیت‌در‌ثانیه برای G.711 یا 24‌کیلوبیت‌درثانیه برای G.729A

پاسخ به این سوالات میزان پهنای باند موردنیاز میان نقاط شبکه را به‌دست می‌دهد. برای مثال، فرض کنید یک شعبه از سازمان پنجاه کاربر دارد که در یک لحظه بیشتر از ده نفر از آن‌ها ارتباط تلفنی نخواهند داشت. با فرض این‌که از یک دروازه مرکزی و کدینگ
G.711 استفاده ‌شود و ارتباط میان دروازه مرکزی و نقطه مورد نظر از طریق تکنیک IPVPN با ظرفیتی برابر با یک خط مخابراتی T1 (حدود 5/1 مگابیت در ثانیه) انجام گیرد، پهنای باند موردنیاز عبارت است از ده کانال G.711 که مجموعاً با سرباره‌های لازم برای سیگنالینگ برابر 960‌ کیلوبیت‌برثانیه خواهدشد. درصورتی‌که تعداد تماس‌ها به پانزده مورد برسد، پهنای باند موردنیاز 46/1 مگابیت درثانیه خواهد بود که نزدیک به حداکثر ظرفیت یک خط ارتباطی است.

همواره می‌توان با به‌کارگیری کدینگ‌های پیشرفته‌تر، پهنای باند موردنیاز را کاهش داد.  جدول 1 تأثیر انتخاب نوع کدینگ و طول فریم  بر پهنای باند مورد نیاز را نشان می‌دهد.

نوع کدکننده

 پهنای‌باند کدکننده  

پهنای‌باند اشغال‌شده از شبکه (کیلوبیت در ثانیه)

 (Code)

کیلوبیت بر ثانیه

فریم‌های 5ms

فریم‌های 10ms 

فریم‌های 20ms 

فریم‌های 30ms 

G.711

64

131.2

97.6

80.8

75.1

G.729A

8

-

41.6

24.8

19.1

G.723.1

6.3

-

-

-

17.4

iLBC

15.2

 

 

52

-

جدول 1- تأثیر انتخاب نوع کد‌کننده و طول فریم بر پهنای‌باند مورد نیاز ارتباط‌

گام دوم: بررسی قابلیت‌های شبکه گسترده موجود
بسیاری از معضلات کیفی مربوط به مکالمات
VoIP، دراثر پهنای باند محدود شبکه گسترده و یا شبکه VPN به عنوان جایگزین آن رخ می دهد. در این مرحله، سوالا‌ت دیگری پیش روی طراح قرار دارد که پاسخ به آن‌ها پیش‌نیاز تدارک بهینه (و نه بیش از حد) ظرفیت‌ها در شبکه است. ازجمله این‌که:

مقدار پهنای باند حد فاصل نقاط شبکه چقدر است؟ چه حجم از ترافیک دیتا درحال حاضر (در هر دو حالت حداکثر و میانگین) حمل می شود؟

آیا پهنای باند موجود برای ترافیک فعلی دیتا و پهنای باند تخمین‌زده‌شده در خصوص ارتباطات تلفنی کافی است؟ آیا ظرفیت اضافی برای شرایط خاص و مقطعی تدارک دیده شده است؟ آیا افزایش ترافیک تلفنی بر کارایی کاربردهای دیتا تاثیر منفی دارد و اگر دارد، این تأثیر تا چه حد است؟

برای درک بهتر فرایند، به مثال پیشین رجوع می‌کنیم. ده کانال تلفنی روی هم به 960 کیلو بیت در ثانیه پهنای باند نیاز دارند و این میزان در حدود 500 کیلوبیت‌در‌ثانیه را برای عبور دیتا باقی می‌گذارد. با افزایش تعداد کاربران تلفنی، کاربردهای دیتا پهنای باند کمتری در اختیار خواهند داشت و در صورت افزایش تعداد کاربران تلفنی به بیش‌از پانزده نفر، کیفیت مکالمات تلفنی نیز کاهش پیدا می‌کند.

گام سوم: اطمینان از آمادگی بستر شبکه محلی
توصیه اصلی در این گام تلا‌ش برای تفکیک ترافیک تلفنی و دیتا با استفاده از تکنیک شبکه محلی مجازی (
VLAN)  است. البته حتی در این صورت هم به دلایل وجود اتصالات نامناسب و طولانی و عدم تطابق در ارتباطات دو طرفه امکان بروز مشکلاتی  وجود دارد. باید تمامی هاب‌ها از داخل شبکه حذف‌شوند و در صورت بروز خطاهای پیاپی، با بررسی آماری سوییچ‌ها برای ارتقای تجهیزات فکری شود. همچنین در صورت به‌کارگیری نوع بی‌سیم شبکه محلی، باید برای رفع تاثیرات منفی آن بر ارتباطات تلفنی چاره‌ای اندیشیده شود.

گام چهارم: اطمینان از آمادگی بستر ارتباطی میان سایت‌ها
بسیاری از مشکلات کارایی، با اجرای صحیح گام دوم، یعنی در نظر گرفتن پهنای باند مناسب، قابل پیشگیری است. ولی انجام‌دادن آزمایش‌هایی جهت اطمینان از وجود شرایط مطلوب، الزامی است. این آزمایش‌ها باید با رعایت شرایط خاصی انجام پذیرد که در ادامه بیان می‌شود:

طول مدت اجرای آزمایش‌ها باید به حدی باشد که آمادگی شبکه را در شرایط گوناگون تست کند. برای مثال، شرایط شبکه در طول روزهای مختلف هفته در حال تغییر است و چاره‌ای جز گسترش زمان آزمایش وجود ندارد.

آزمایش‌ها باید تحت بار ترافیکی‌ای شبیه آنچه در مرحله اجرا وجود خواهد داشت، انجام بگیرد. آزمایش یک مکالمه تلفنی برروی شبکه‌ای که باید تعداد زیادی مکالمه را پشتیبانی کند، چیزی را نشان نمی دهد. البته در حال حاضر، بسیاری از سازندگان تجهیزات، ابزارهای لازم برای انجام‌دادن این‌گونه  آزمایش‌ها را فراهم می‌کنند.

گام پنجم: ارتباط با فراهم‌کنندگان خدمات
فراهم‌کنندگان خدمات، معمولا توافقنامه‌های سطح خدمات یا یک
SLA را ارائه می‌دهند. لازم است سطح خدمات با توجه به پارامترهای مرتبط با کارایی VoIP و به‌ویژه در مورد پارامترهایی که بیشتر با مشکل روبه‌رو است، اندازه‌گیری شوند. در ضمن با توجه به ماهیت لحظه‌ای مشکلاتی همچون تخریب بسته‌ها یا نوسانات تاخیر، SLAهایی که به صورت میانگین برای مقاطع زمانی طولانی، ضمانت ایجاد می‌کنند (برای مثال حداکثر یک‌دهم درصد تخریب برای یک دوره زمانی یک  ماهه)، چندان مفید نخواهند بود.

در
SLAهای جدیدی که خاص خدماتت VoIP دارک دیده شده‌اند، نحوه توزیع تخریب بسته‌ها و همچنین تأثیر نوسانات تأخیر را درنظر می‌گیرند و کیفیت مکالمات تلفنی را به عنوان یک پارامتر اصلی در فهرست مشخصات خود ضمانت می‌کنند. 

 

 

 

   

شکل 1- نمونه‌ای از معماری کنترل و مدیریت کارایی در شبکه‌های VoIP سازمانی‌

 

گام ششم: تعریف معماری و ابزار مدیریت کارایی
معماری مدیریت کارایی و خطا، جزء لازم فرایند نگهداری شبکه است که باید پیش از بهره‌برداری عملی از تجهیزات تدارک دیده شود.  شکل 1 نمونه‌ای از معماری مدیریت کارایی
VoIP را در محیط شبکه‌های سازمانی مبتنی بر پروتکل RTCP و پروتکل‌های مرتبط با آن نشان می دهد.

توصیه‌هایی برای پس از به‌کارگیری VoIP در شبکه 
 به کارگیری
VoIP باید به‌صورت مرحله به مرحله و با شروع از نوعی شبکه آزمایشی موسوم به Pilot انجام گیرد. باید سعی شود تمامی سناریوهای ممکن و سیاست‌های گوناگون، در این مرحله آزمایشی حضور داشته باشند. برخی از متداول‌ترین مشکلات در این‌گونه آزمایش‌ها عبارتند از:

- امکان حذف مکالمات تلفنی توسط دیوارهای آتش

- تاثیر تراکم در لینک دسترسی بر افزایش نوسانات تأخیر

-  انعکاس (
Echo) از جانب شبکه تلفن عادی به داخل محیط VoIP 

نویسنده : لیلا ; ساعت ۸:۱۸ ‎ق.ظ ; ۱۳۸۸/٥/٤
تگ ها: voip
    پيام هاي ديگران()   لینک