پياده‌سازي VoIP در شش گام

پياده‌سازي VoIP در شش گام

در اين نوشتار، مديران شبكه با فرايندي شش مرحله‌اي آشنا مي‌شوند كه شبكه‌هاي تحت مديريت آن‌ها را به بستري جهت ارائه خدمات VoIP (انتقال همزمان مكالمات تلفني بر روي يك شبكه ديتا) تبديل مي‌كند. هدف از اين‌كار غلبه گام‌به‌گام بر چالش‌هايي است كه انتقال ترافيك صوتي را برروي بستر نه چندان باكيفيت شبكه‌هاي محلي با خطر روبه‌رو مي‌سازد. از اين‌رو پيمودن اين مسير، لازمه تضمين موفقيت پروژه هاي VoIP سازماني است. مكالمات تلفني مبتني بر IP، تفاوت‌هاي بنياديني با ارتباطات داده دارند و كيفيت اين مكالمات ارتباط تنگاتنگي با كارايي شبكه دارد. به‌طوري‌كه هرگونه تاخير در تبادلات سطح شبكه، افت كيفيت محسوسي را به همراه خواهد داشت. التزام مديران شبكه به ارتقاي كارايي LAN، خطوط و تجهيزات دسترسي به شبكه گسترده، و به‌كارگيري ابزارهاي مديريت و كنترل كيفيت، شرط موفقيت پروژه‌هاي VoIP است.ُ

 اساساً مشكلات ارتباطات تلفني مبتني ‌بر IP را مي‌توان در سه گروه جاي داد: مشكلات شبكه، پيكربندي تجهيزات و ناهماهنگي در سيگنالينگ، و مشكلات موجود در سمت رابط‌هاي آنالوگ تلفن. مهم‌ترين مشكلات ناشي از شبكه عبارتند از:

– تاخير (Delay): حدفاصل زماني ارسال تا دريافت بسته‌هاي صوتي است كه در صورت فرارفتن از يك ميزان مشخص، امكان تشخيص مكالمات را دشوار مي‌كند.

– نوسانات تاخير (Jitter): نوسان در زمان انتقال بسته‌ها، مي‌تواند به حذف آن‌ها در سيستم‌هاي VoIP بينجامد. اين عامل مخرب معمولاً ناشي از بروز پديده تراكم (Congestion) در داخل شبكه است.

– تخريب بسته‌هاي صوتي (Packet Lose): خرابي‌ها و خطاهاي تجهيزات شبكه مي‌تواند به تخريب و حذف بسته‌هاي صوتي منجر شود. اين موضوع در مورد مكالمات تلفني، به معني از دست‌رفتن بخشي از مكالمه است.
دشواري‌هاي ناشي از پيكربندي نادرست يا نامناسب تجهيزات و سيگنالينگ ميان آن‌ها نيز در دو گروه قابل‌تفكيك هستند.

– پيكربندي تجهيزات انتهايي VoIP:  گزينش نادرست نوع كدكننده (CODEC) و مكانيسم‌هاي جبران‌سازي بسته‌هاي تخريب شده در شبكه، مي‌تواند به كاهش كارايي كمك كند.

– تنظيمات روترها و ديواره آتش: ترافيك صوتي درصورت تنظيم‌نبودن يك روتر يا ديواره آتش در پشت آن به دام خواهد‌افتاد. بنابراين تسهيل عبور اين ترافيك از داخل عناصر فوق، الزامي است.

مشكلات موجود در سمت رابط‌هاي آنالوگ تلفني درواقع همان‌هايي است كه سال‌ها مهندسان شبكه‌هاي تلفني را به خود مشغول نموده‌اند. در راس اين مشكلات، پديده انعكاس (Echo) و نويز (Noise) قرار دارند كه با انتقال به محيط ديجيتال، آثار تخريبي آن‌ها بيشتر شده است. سياست كلي حذف اين موارد، در حد فاصل شبكه IP و بخش آنالوگ است.

در ادامه مطالب، يك فرايند شش مرحله‌اي كه حاصل تجربه مهندسان مجرب شبكه‌هاي VoIP است آورده مي‌شود كه با به كار بستن اين توصيه‌ها مي‌توان از نتيجه و كيفيت نهايي كار مطمئن شد. البته مهندسان و مديران شبكه بايد توجه داشته باشند كه بسياري از مشكلاتي كه گفته شد، در حين كار روزمره شبكه و به صورت گذرا رخ مي‌دهند. بنابراين مقابله با آن‌ها نيز علاوه بر مرحله طراحي و پياده‌سازي سيستم VoIP، مستلزم نظارت و كنترل مستمر بر كيفيت شبكه است.

 

گام يكم: تعريف نيازهاي سيستم‌ VoIP
اين مرحله به تعريف و تعيين نحوه به‌كارگيري شبكه اختصاص دارد. به كارگيري شبكه‌هاي IP كه خاص ارتباطات ديتا طراحي شده‌اند، به منظور انتقال موفق مكالمات تلفني، نيازمند توجه به الگوي ترافيكي، ظرفيت موجود شبكه، پهناي باند موجود و فاكتورهاي متعدد ديگر است. دراين مرحله، طراح يا مدير شبكه سوالاتي از اين دست پيش روي دارد: چند درصد از ظرفيت شبكه به كارگرفته خواهد شد؟ دروازه‌هاي (Gateway) ارتباطي در كجا قراربگيرند؟

مكالمات داخلي چگونه هدايت شوند و در مورد مكالمات خارج از سازمان به چه صورت عمل شود؟ از كدام نوع كدكننده استفاده شود (براي مثال G.729A ,G.711 و ….)؟ چه ميزاني از پهناي باند به هر مكالمه اختصاص يابد (براي مثال 96‌كيلوبيت‌در‌ثانيه براي G.711 يا 24‌كيلوبيت‌درثانيه براي G.729A)؟

پاسخ به اين سوالات ميزان پهناي باند موردنياز ميان نقاط شبكه را به‌دست مي‌دهد. براي مثال، فرض كنيد يك شعبه از سازمان پنجاه كاربر دارد كه در يك لحظه بيشتر از ده نفر از آن‌ها ارتباط تلفني نخواهند داشت. با فرض اين‌كه از يك دروازه مركزي و كدينگ G.711 استفاده ‌شود و ارتباط ميان دروازه مركزي و نقطه مورد نظر از طريق تكنيك IPVPN با ظرفيتي برابر با يك خط مخابراتي T1 (حدود 5/1 مگابيت در ثانيه) انجام گيرد، پهناي باند موردنياز عبارت است از ده كانال G.711 كه مجموعاً با سرباره‌هاي لازم براي سيگنالينگ برابر 960‌ كيلوبيت‌برثانيه خواهدشد. درصورتي‌كه تعداد تماس‌ها به پانزده مورد برسد، پهناي باند موردنياز 46/1 مگابيت درثانيه خواهد بود كه نزديك به حداكثر ظرفيت يك خط ارتباطي است.

همواره مي‌توان با به‌كارگيري كدينگ‌هاي پيشرفته‌تر، پهناي باند موردنياز را كاهش داد.  جدول 1 تأثير انتخاب نوع كدينگ و طول فريم  بر پهناي باند مورد نياز را نشان مي‌دهد.

نوع كدكننده

 پهناي‌باند كدكننده  

پهناي‌باند اشغال‌شده از شبكه (كيلوبيت در ثانيه)

 (Code)

كيلوبيت بر ثانيه

فريم‌هاي 5ms

فريم‌هاي 10ms 

فريم‌هاي 20ms 

فريم‌هاي 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- تأثير انتخاب نوع كد‌كننده و طول فريم بر پهناي‌باند مورد نياز ارتباط‌

گام دوم: بررسي قابليت‌هاي شبكه گسترده موجود
بسياري از معضلات كيفي مربوط به مكالمات VoIP، دراثر پهناي باند محدود شبكه گسترده و يا شبكه VPN به عنوان جايگزين آن رخ مي دهد. در اين مرحله، سوالا‌ت ديگري پيش روي طراح قرار دارد كه پاسخ به آن‌ها پيش‌نياز تدارك بهينه (و نه بيش از حد) ظرفيت‌ها در شبكه است. ازجمله اين‌كه:

مقدار پهناي باند حد فاصل نقاط شبكه چقدر است؟ چه حجم از ترافيك ديتا درحال حاضر (در هر دو حالت حداكثر و ميانگين) حمل مي شود؟

آيا پهناي باند موجود براي ترافيك فعلي ديتا و پهناي باند تخمين‌زده‌شده در خصوص ارتباطات تلفني كافي است؟ آيا ظرفيت اضافي براي شرايط خاص و مقطعي تدارك ديده شده است؟ آيا افزايش ترافيك تلفني بر كارايي كاربردهاي ديتا تاثير منفي دارد و اگر دارد، اين تأثير تا چه حد است؟

براي درك بهتر فرايند، به مثال پيشين رجوع مي‌كنيم. ده كانال تلفني روي هم به 960 كيلو بيت در ثانيه پهناي باند نياز دارند و اين ميزان در حدود 500 كيلوبيت‌در‌ثانيه را براي عبور ديتا باقي مي‌گذارد. با افزايش تعداد كاربران تلفني، كاربردهاي ديتا پهناي باند كمتري در اختيار خواهند داشت و در صورت افزايش تعداد كاربران تلفني به بيش‌از پانزده نفر، كيفيت مكالمات تلفني نيز كاهش پيدا مي‌كند.

گام سوم: اطمينان از آمادگي بستر شبكه محلي
توصيه اصلي در اين گام تلا‌ش براي تفكيك ترافيك تلفني و ديتا با استفاده از تكنيك شبكه محلي مجازي (VLAN)  است. البته حتي در اين صورت هم به دلايل وجود اتصالات نامناسب و طولاني و عدم تطابق در ارتباطات دو طرفه امكان بروز مشكلاتي  وجود دارد. بايد تمامي هاب‌ها از داخل شبكه حذف‌شوند و در صورت بروز خطاهاي پياپي، با بررسي آماري سوييچ‌ها براي ارتقاي تجهيزات فكري شود. همچنين در صورت به‌كارگيري نوع بي‌سيم شبكه محلي، بايد براي رفع تاثيرات منفي آن بر ارتباطات تلفني چاره‌اي انديشيده شود.

گام چهارم: اطمينان از آمادگي بستر ارتباطي ميان سايت‌ها
بسياري از مشكلات كارايي، با اجراي صحيح گام دوم، يعني در نظر گرفتن پهناي باند مناسب، قابل پيشگيري است. ولي انجام‌دادن آزمايش‌هايي جهت اطمينان از وجود شرايط مطلوب، الزامي است. اين آزمايش‌ها بايد با رعايت شرايط خاصي انجام پذيرد كه در ادامه بيان مي‌شود:

طول مدت اجراي آزمايش‌ها بايد به حدي باشد كه آمادگي شبكه را در شرايط گوناگون تست كند. براي مثال، شرايط شبكه در طول روزهاي مختلف هفته در حال تغيير است و چاره‌اي جز گسترش زمان آزمايش وجود ندارد.

آزمايش‌ها بايد تحت بار ترافيكي‌اي شبيه آنچه در مرحله اجرا وجود خواهد داشت، انجام بگيرد. آزمايش يك مكالمه تلفني برروي شبكه‌اي كه بايد تعداد زيادي مكالمه را پشتيباني كند، چيزي را نشان نمي دهد. البته در حال حاضر، بسياري از سازندگان تجهيزات، ابزارهاي لازم براي انجام‌دادن اين‌گونه  آزمايش‌ها را فراهم مي‌كنند.

گام پنجم: ارتباط با فراهم‌كنندگان خدمات
فراهم‌كنندگان خدمات، معمولا توافقنامه‌هاي سطح خدمات يا يك SLA را ارائه مي‌دهند. لازم است سطح خدمات با توجه به پارامترهاي مرتبط با كارايي VoIP و به‌ويژه در مورد پارامترهايي كه بيشتر با مشكل روبه‌رو است، اندازه‌گيري شوند. در ضمن با توجه به ماهيت لحظه‌اي مشكلاتي همچون تخريب بسته‌ها يا نوسانات تاخير، SLAهايي كه به صورت ميانگين براي مقاطع زماني طولاني، ضمانت ايجاد مي‌كنند (براي مثال حداكثر يك‌دهم درصد تخريب براي يك دوره زماني يك  ماهه)، چندان مفيد نخواهند بود.

در SLAهاي جديدي كه خاص خدماتت VoIP دارك ديده شده‌اند، نحوه توزيع تخريب بسته‌ها و همچنين تأثير نوسانات تأخير را درنظر مي‌گيرند و كيفيت مكالمات تلفني را به عنوان يك پارامتر اصلي در فهرست مشخصات خود ضمانت مي‌كنند. 

شكل 1- نمونه‌اي از معماري كنترل و مديريت كارايي در شبكه‌هاي VoIP سازماني‌

گام ششم: تعريف معماري و ابزار مديريت كارايي
معماري مديريت كارايي و خطا، جزء لازم فرايند نگهداري شبكه است كه بايد پيش از بهره‌برداري عملي از تجهيزات تدارك ديده شود.  شكل 1 نمونه‌اي از معماري مديريت كارايي VoIP را در محيط شبكه‌هاي سازماني مبتني بر پروتكل RTCP و پروتكل‌هاي مرتبط با آن نشان مي دهد.

توصيه‌هايي براي پس از به‌كارگيري VoIP در شبكه 
 به كارگيري VoIP بايد به‌صورت مرحله به مرحله و با شروع از نوعي شبكه آزمايشي موسوم به Pilot انجام گيرد. بايد سعي شود تمامي سناريوهاي ممكن و سياست‌هاي گوناگون، در اين مرحله آزمايشي حضور داشته باشند. برخي از متداول‌ترين مشكلات در اين‌گونه آزمايش‌ها عبارتند از:

– امكان حذف مكالمات تلفني توسط ديوارهاي آتش

– تاثير تراكم در لينك دسترسي بر افزايش نوسانات تأخير

–  انعكاس (Echo) از جانب شبكه تلفن عادي به داخل محيط VoIP 

ترجمه: عليرضا تقي زاده


www.ml.blogfa.com