|
С тех пор как Александр Грехам Белл получил патент на устройство названное им телефоном, эти устройства, начав свой поход из залов Филадельфийской всемирной выставки, быстро захватили и даже в чём-то поработили весь мир. И теперь телефонный аппарат в нашей жизни стал такой же обыденностью как зеркало. Объёмы информации нарастали с каждым десятилетием в геометрической прогрессии, стало мало передавать на расстояние только голос, понадобилось передавать цифры, изображение, и другую информацию. Этой потребностью были порождены новые сети - сети передачи данных. Некоторое время сети передачи данных и телефонные сети развивались независимо друг от друга. Но сейчас им становится тесно в своих рыночных и технических нишах, и мы являемся свидетелями, как сети этих двух типов переплетаются и поглощают друг друга. Чем закончится схватка технологий, покажет время, но построение сетей способных передавать одновременно голос и данные, на сегодняшний день является реальностью подтвержденной практическими реализациями.
В этой статье мы хотели бы поделиться своим опытом модернизации корпоративной сети использующей в качестве голосовых шлюзов Cisco 3810 (МС3810). Модернизация заключалась в замене AVM (analog voice module) голосового шлюза на DVM (digital voice module) и подключении к АТС Alcatel 4400 с использованием сигнализации Q.SIG.
До модернизации в нашей сети в качестве голосовых шлюзов с успехом использовались МС3810 с аналоговыми голосовыми модулями, но замена аналоговой АТС центрального офиса на цифровую вызвала естественное желание максимально использовать возможности оборудования. К счастью предполагаемая модернизация не требовала больших материальных затрат и мы положившись на собственные силы принялись за дело.
Цифровое подключение существенно отличается от аналогового как по качеству предоставляемых услуг так и по сложности установления, поскольку в отличии от аналоговых портов практически не требующих дополнительной настройки, цифровой порт требует согласованной настройки как со стороны АТС, так и со стороны маршрутизатора. Иными словами нам предстояло решить проблему взаимодействия, а проблемы взаимодействия во все времена и во всех областях жизни являются самыми сложными, наш случай не стал исключением. Без преувеличения главной проблемой с которой мы столкнулись при стыковке МС3810 и АТС явились существенные различия в терминологии и как следствие трудности во взаимопонимании инженеров сети передачи данных и инженеров телефонистов. В процессе реализации проекта нам не раз пришлось почувствовать себя в роли строителей вавилонской башни. Однако, забегая вперёд, скажем, что закончить проект нам удалось более удачно, нежели библейским строителям.
МС3810 позиционируется компанией Cisco как мультисервисный концентратор доступаи благодаря многофункциональности данное устройство можно считать достойным представителем семейства голосовых шлюзов. Cisco 3810 относительно недорогое универсальное устройство, объединяющее в себе возможности маршрутизатора и голосового шлюза, способное полностью удовлетворить потребности небольшого офиса в услугах связи. В минимальной конфигурации МС3810 имеет два Serial порта, один порт 10BaseT Ethernet, два асинхронных порта с разъемами RJ-45, один для удаленного подключения консоли через модем, другой для непосредственного консольного подключения. Помимо портов базовой конфигурации жестко смонтированных на материнской плате, МС3810 имеет два внешних и два (для корпуса V3) или один внутренний слоты для установки опциональных модулей. Один из внешних слотов предназначен для установки голосового модуля цифрового или аналогового, второй внешний слот предназначен для установки модуля MFT, обеспечивающего подключение к каналу E1, внутренние слоты предназначены для модулей компрессии голоса. Поскольку предмет статьи способности МС3810 по передаче голоса рассмотрим подробнее голосовые модули.
Аналоговый голосовой модуль (AVM - analog voice module) поддерживает подключение до шести аналоговых телефонных устройств, это могут быть телефонные аппараты или аналоговые порты АТС, для каждого из шести портов можно установить любой из трех типов интерфейсов FXO, FXS или E&M. Тип интерфейса определяется специальными интерфейсными модулями, устанавливаемыми на AVM. Аналоговые голосовые порты благодаря программной настройке имеют превосходную гибкость и позволяют использовать МС3810 в качестве аналоговой микро-АТС.
Цифровой голосовой модуль (DVM - digital voice module) выпускается двух типов с различными интерфейсами E1 или T1. Программно возможна настройка интерфейса как PRI с различными типами сигнализации. Наиболее привлекательным из всех типов сигнализации несомненно является Q.SIG поскольку в последнее время этот протокол стал стандартом взаимодействия АТС различных производителей. Протокол Q.SIG определяет работу ISDN D-канала и базируется на стандартах ISDN Q.921 и Q.931. Операционная система МС3810 (IOS) обеспечивает два варианта обработки данных в D-канале, в первом случае маршрутизаторы отвечают только за организацию канала между цифровыми АТС и прозрачную передачу всех сообщений Q.SIG, во втором сообщения протокола сигнализации обрабатываются маршрутизатором и сеть работает как распределенная цифровая АТС. Второй вариант позволяет подключать абонентов устройств не поддерживающим Q.SIG при этом помимо базовых функций установления и разрыва соединений поддерживаются услуги обратного вызова и определение номера вызывающего абонента. Учитывая то что в нашей сети была только одна цифровая АТС нетрудно догадаться, что единственно
возможным для нас был второй вариант.
Преимущества цифрового подключения трудно поставит под сомнение, замена на голосовом шлюзе аналогового голосового модуля цифровым позволяет расширить спектр и качество телефонных услуг, сократить время установления соединения, упростить номерной план распределенной телефонной сети и вместе с тем увеличить количество одновременно устанавливаемых через голосовой шлюз соединений. Однако принимая решение о проведении модернизации пришлось учесть и ограничения, которые определяются конструктивными особенностями МС3810 с модулем DVM.
- максимальное количество поддерживаемых голосовых каналов 24 при этом также необходимо учитывать, что количество голосовых каналов ограничивается типом модуля компрессии голоса (VCM или HCM)
- поддерживаются только голосовые звонки, звонки передачи данных отбраковываются
- при установленном модуле DVM и отсутствии модуля MFT порт serial1 не работает.
Пред началом работ по модернизации пришлось также учесть выполнение минимальных требований к аппаратному и программному обеспечению. Для Alcatel 4400 наличие платы с функцией PRI, программных ключей разрешающих использование Q.SIG и PRI, для MC3810 требуется наличие цифрового голосового модуля (DVM) и при необходимости установка IOS с поддержкой необходимых функций.
Процесс модернизации можно условно разбить на три этапа: физическое соединение, установка настроек PRI интерфейса, настройка маршрутизации голосовых соединений.
Физическое соединение
Физическое соединение при условии точного соединения кабелей не представляет трудности, но в сущности служит базой для последующих действий.
Модуль DVM имеет разъем RJ-48 со следующим распределением контактов.
Pin |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Signal |
RX (input) |
RX (input) |
_ |
TX (output) |
TX (output) |
_ |
_ |
_ |
В терминах используемых Alcatel интерфейс используемый для подключения по PRI называется Т2, а расположение контактов зависит от конструкции кросса. В качестве соединительной линии вполне подойдет кабель структурированной кабельной проводки CAT5.
Установка настроек PRI интерфейса
Программа конфигурации УПАТС Alcatel имеет многоуровневую структуру и позволяет управлять достаточно большим количеством конфигурационных параметров, но для большинства из них могут быть оставлены значения по умолчанию, поэтому рассмотрим лишь параметры нуждающиеся в конфигурации.
При настройке АТС в первую очередь следует настроить уровень платы. Как видно из приведенных ниже таблиц настройка платы выполняется на двух уровнях.
\Node_2\Shelf::0\Board::19
Board Address 19
Interface Type BPRA2
Usage State Active
Operational State Enabled
CRC4 YES
Nb_Of_Retransmission 3
Window Size In Frames SAPI S T2 7
Window Size In Frames SAPI P T2 7
Первые четыре настройки из таблицы \Node_2\Shelf::0\Board::19определяют, что в слоте №19 Alcatel установлена плата BPRA2 и ее состояние определяется как активное и разрешенное к использованию. Далее следуют настройки канального уровня. Настройка использования циклического защитного кода CRC4 возможна как со стороны АТС так и со стороны маршрутизатора командой
Router(config-controller)#framing crc4
Cледует отметить, что использование CRC4 для контроллера Е1 на маршрутизаторе является значением по умолчанию, поэтому ввод данной команды может потребоваться только в том случае если предварительно было отменено использование CRC4. Следующие три параметра доступны для изменения только со стороны АТС, поскольку на маршрутизатре отсутствуют соответствующие команды, однако отсутствие команд для управления параметрами не говорит об отсутствии установленных значений в маршрутизаторе. Значения параметров второго и третьего уровня ISDN можно определить используя команду
Router#show isdn timers serial 1:15
По этой команде будет выведен отчет начало которого будет иметь вид подобный приведенному ниже примеру.
ISDN Serial1:15 Timers (dsl 0) Switchtype = primary-qsig
*** interface Network side configuration ***
ISDN Layer 2 values
K = 7 outstanding I-frames
N200 = 3 max number of retransmits
В первых строках выведенного отчета нетрудно обнаружить необходимые параметры:
K соответствующий Window Size In Frames SAPI и устанавливающий количество фреймов которые могут быть приняты по каналу сигнализации без отправки подтверждения их принятия и N200 соответствующий Nb_Of_Retransmission и определяющий количество переповторов неподтвержденных фреймов.
\Node_2\Shelf::0\Board::19\ISDN Access::0
T0/T2 Access No. 0
Access Type T2
Network Mode NO
(Max Nb Of Used B Channels 23
CRC4 YES
Таблица \Node_2\Shelf::0\Board::19\ISDN Access::0 является подпунктом предыдущей таблицы и служит для настройки определенного интерфейса. Используемая в данном примере плата BPRA2 имеет пять интерфейсов, используемый для соединения PRI интерфейс Т2 имеет номер 0, остальные четыре интерфейса Т0, используемые для BRI соединений, являются абсолютно самостоятельными и при реализации нашего проекта не нуждаются в конфигурации.
Выполнив настройку платы и интерфейса на АТС можно перейти к настройке соответствующих параметров интерфейса DVM маршрутизатора.
Router (config)#isdn switch-type primary-qsig
Router (config-controller)#pri-group timeslots 1-24
Первая из команд устанавливает использование сигнализации Q.SIG для PRI соединений. Вторая устанавливает количество используемых B-каналов на PRI интерфейсе DVM, который в конфигурационном файле определяется как controller e1 1. При конфигурировании количества каналов в потоке Е1 указывается общее количество каналов, D канал или иными словами канал сигнализации выделяется автоматически. В качестве канала сигнализации на контролере Е1 всегда используется 16 канал или в другой терминологии 16–й тайм слот. В конфигурации АТС указывается количество В каналов без учета D канала, что приводит к различиям в количестве каналов устанавливаемых в конфигурации маршрутизатора. Помимо этого на маршрутизаторе необходимо настроить канал сигнализации. По умолчанию канал сигнализации не отражается в конфиг-файле, но команда
Router (config)#interface Serial1:15
в режиме глобальной конфигурации, создает запись об интерфейсе и позволяет перейти к его конфигурированию.
После того как виртуальный интерфейс соответствующий ISDN D-каналу создан становятся доступными для установки его параметры. Практически для приведения канала сигнализации со стороны маршрутизатора в рабочее состояние достаточно четырех команд, основная масса настроек устанавливается по умолчанию.
1) Router (config-if)# no logging event link-status
Отключает вывод на консоль сообщений об изменении состояния соединения.
2) Router (config-if)# isdn switch-type primary-qsig
Назначение аналогичное команде глобального уровня, устанавливает поддержку сигнализации Q.SIG на интерфейсе, данная команда имеет приоритет над командой глобального уровня.
3) Router (config-if)# isdn protocol-emulate network
Устанавливает режим работы устройства как Q.SIG master. Данная настройка определяется свойствами протокола сигнализации Q.SIG и поскольку в данном примере строка из конфигурации АТС Network Mode NO из таблицы \Node_2\Shelf::0\Board::19\ISDN Access::0 устанавливает режим slave, следовательно маршрутизатор необходимо определить как master.
4) Router (config-if)# isdn incoming-voice voice
Устанавливает режим обработки входящих соединений как голосовых.
Далее на АТС необходимо выполнить настройку параметров транка, поскольку на маршрутизаторе отсутствует аналогичное понятие его конфигурацию на данном этапе можно считать законченной.
\Node_2\Trunk Groups: :41
Trunk Group Id 41
Trunk Group Type T2
Trunk Group Name Cisco
Q931 signal variant ABC-F
Channel selection type Quantum
Remote Network 14
Процесс создания транка в программе управления АТС разбит на несколько уровней, что впрочем не сложно заметить по наименованиям таблиц отражающих конфигурацию. При создании транка, на уровне \Node_2\Trunk Groups: :41, в качестве протокола сигнализации Q.931 следует выбрать ABC-F, собственный протокол компании Alcatel. Надо признать что выбор в качестве протокола сигнализации ABC-F не очевиден, но практически подтверждено нормальное взаимодействие АТС использующей ABC-F с маршрутизатором использующим Q.SIG. Параметры Trunk Group Id, Trunk Group Name, Remote Network устанавливаются произвольно и используются в дальнейшем как указатель в настройках маршрутизации соединений.
\Node_2\Trunk Groups::41\Trunk Group::1
Trunk Category Id 18
Trunk Group Type T2
На следующем уровне, таблица \Node_2\Trunk Groups::41\Trunk Group::1 устанавливаются тип транкгруппы Т2 и категория транка. В АТС Alcatel каждой категории соответствует тип транка и сигнализации. Категории номер 18 соответствует транк PRI с сигнализацией
Q.SIG.
\Node_2\Trunk Groups::41\Trunk Group::1\T2/TO Access::0-19-0
Physical Address 0-19-0
Access Type T2
Time Slots 01111111111111110111111110000000
Завершает конфигурацию транка уровень \Node_2\Trunk Groups::41\Trunk Group::1\T2/TO
Access::0-19-0.Этот уровень служит для указания физического устройства которое будет использовано для работы транка, в нашем случае это интерфейс Т2 платы BPRA2, который как было сказано выше имеет номер 0. Таким образом 0-19-0 означает нулевую полку, девятнадцатый слот, интерфейс 0. В графе Time Slots 01111111111111110111111110000000определяются используемые в транке В-каналы, единица определяет используемый канал, ноль неиспользуемый, количество каналов должно соответствовать количеству, определенному при конфигурации платы на уровне \Node_2\Shelf::0\Board::19\ISDN Access::0. После того как используемые тайм слоты будут определены, АТС автоматически создаст установленное количество линий транка. Созданные линии не нуждаются в конфигурации. На этом второй этап закончен и можно переходить к настройке маршрутизации голосовых соединений. Перед началом следующего этапа для определения правильности настроек PRI можно воспользоваться командой Router# show controllers e1 1 нулевые показатели ошибок в выведенном по этой команде отчете будут свидетельствовать о правильной настройке PRI интерфейса.
Настройка маршрутизации голосовых соединений
Поскольку использовать схему реальной корпоративной сети для рассмотрением принципов маршрутизации голосовых соединений не рационально, воспользуемся моделью, состоящей из трех офисов. Каждый из офисов представляет собой типовой узел корпоративной сети отличающийся способом подключения телефонных устройств, центральный офис с абонентом УПАТС Alcatel 4400 номер 8001 и два филиала с номерами абонентов 8801 и 8601. Абонент 8801 подключен непосредственно к порту FXS МС3810, а абонент 8601 подключен к линии с номером 215 аналоговой УПАТС. Все три офиса подключены к корпоративной сети по протоколу Frame Relay. Схема сети приведена на Рис. 1.
Начиная описание маршрутизации следует отметить, что ATC Аlcatel дает администратору превосходные возможности по маршрутизации звонков, способные удовлетворить самые изысканные потребности, но в рассматриваемом случае можно обойтись очень простой настройкой маршрутизации звонка как Routing номера.
\Node 2\Translator::1\Preflx Plan::88
Number 88
Prefix Meaning Routing No.
Network Number 14
Node Number/ABC-F Trunk Group 41
Number Of Digits 4
Все настройки приведенные в таблице \Node 2\Translator::1\Preflx Plan::88 имеют очевидное значение, в поле Number указывается префиксы удаленных абонентов, Network Number и Node Number/ABC-F Trunk Group указывают на соответствующие параметры транка через который необходимо маршрутизировать звонок, поле Number Of Digits устанавливает количество знаков в номере удаленного абонента. Таким образом номера удовлетворяющие условию 88ХХ где Х число от 0 до 9, будут маршрутизированы по 41 транку и дальнейшая их обработка зависит от настроек маршрутизатора.
На маршрутизаторе набор правил обработки голосовых соединений устанавливаются через создание и конфигурирование соответствующего dial-peer voice. Команда, создающая новый dial-peer voice, содержит два переменных поля, одно из них номер правила, другое тип соединения. Номер это любое число в пределах от 1 до 2147483647 и представляет собой своего рода уникальное имя правила. Следует отметить, что реально поддерживаемое общее количество правил меньше чем указанное число и в разных моделях маршрутизаторов может варьироваться от 10 до 32 тысяч, но этого более чем достаточно, потому как трудно представить конфигурационный файл содержащий даже тысячу dial-peer voice. Для типа соединения существует четыре варианта pots | voatm | vofr | vohdlc каждый из которых определяет протокол при помощи которого будет осуществляться дальнейшая передача голоса.
После того как очередное правило создано мы попадаем на уровень конфигурирования dial-peer, где доступно довольно большое количество настроек позволяющих управлять обработкой голосовых соединений, но обязательными можно условно считать три destination-pattern, session target и port. В простых случаях этих трех команд вполне достаточно для описания голосовых соединений. В нашем случае ситуация несколько усложнена наличием аналоговой АТС в одном из филиалов, однако следует отметить, что МС3810 обладает достаточной гибкостью и позволяет администратору решать и более сложные задачи.
Таким образом, из всего обширного набора в рассматриваемой схеме нами были использованы следующие пять команд.
destination-pattern 8001 - указывает номер вызываемого абонента для соединения с которым будет использован данный набор правил.
Две команды session target Serial0 100 и port 1/1 - указывают дальнейшее направление по которому будет передано голосовое соединение. К примеру если вызываемый номер указанный в команде destination-pattern находится на другом маршрутизаторе, то для указания маршрута используется session target Serial0 100 указывая на то, что абонент достижим через порт Serial0 DLCI 100. После того, как соединение будет маршрутизированно на маршрутизатор для которого указанный в вызове номер является локальным, будет использовано правило содержащее указатель на порт как физическое устройство (рис.1)
prefix 212 - устанавливает префикс который будет добавлен в начало вызываемого номера.
forward-digits 3 - указывает количество символов номера абонента, которые будут переданы следующему устройству, учитывая префикс.
В нашем примере две последние команды использованы для модификации вызываемого номера при соединении с абонентом аналоговой АТС. Вариант использования этих двух команд, показанный в конфигурации маршрутизатора С, позволяет заменить номер 8601 на номер 215 (Рис. 1).
Таким образом, для обеспечения работоспособности приведённой схемы, в конфигурационных файлах маршрутизаторов должны содержаться следующие части:
А
isdn switch-type primary-qsig
!
controller E1 1
pri-group timeslots 1-24
!
interface Serial1:15
no ip address
no ip directed-broadcast
no logging event link-status
isdn switch-type primary-qsig
isdn overlap-receiving
isdn protocol-emulate network
isdn incoming-voice voice
no cdp enable
!
dial-peer voice 3 pots
destination-pattern 80..
port 1/5
!
dial-peer voice 7 vofr
destination-pattern 86..
session target Serial0 100
!
dial-peer voice 11 vofr
destination-pattern 88..
session target Serial0 200
В
dial-peer voice 3 pots
destination-pattern 8801
port 1/1
!
dial-peer voice 7 vofr
destination-pattern 86..
session target Serial0 200
!
dial-peer voice 11 vofr
destination-pattern 80..
session target Serial0 200
С
dial-peer voice 3 pots
forward-digits 3
destination-pattern 8601
port 1/1
prefix 215
!
dial-peer voice 7 vofr
destination-pattern 88..
session target Serial0 100
!
dial-peer voice 11 vofr
destination-pattern 80..
session target Serial0100
В заключение работ сделаем пробный звонок. Для того чтобы материализовать происходящие процессы, запустим журнализацию процесса установления соединения воспользовавшись командой Router# debug isdn q931. После того как абонент 8001 снимет рубку и наберет номер 8801 на экран терминала будет выведен отчет отражающий процесс установления соединения следующего вида:
(Для уменьшения объема из сообщения отладчика удалены коды событий)
5w1d: ISDN Se1:15: RX <- SETUP
(запрос на установление соединения)
5w1d: Calling Party Number '8001'
(номер вызывающего абонента)
5w1d: Called Party Number '8801'
(номер вызываемого абонента)
5w1d: ISDN Se1:15: TX -> CALL_PROC
(это сообщение подтверждает обработку вызова сетью)
5w1d: ISDN Se1:15: TX -> ALERTING
(в этот момент вызывающий абонент слышит сигнал вызова,
а на вызываемой стороне звонит телефонный аппарат)
5w1d: Progress Ind i = 0x8181 - Call not end-to-end ISDN, may have in-band info
(это сообщение подтверждает тот факт,
что удаленный абонент использует не ISDN аппарат)
5w1d: ISDN Se1:15: TX -> CONNECT
(абонент 8801 поднимает трубку и маршрутизатор
посылает подтверждение соединения на Alcatel 4400)
5w1d: ISDN Se1:15: RX <- CONNECT_ACK
(Alcatel 4400 подтверждает установление соединения)
(во время разговора отсутствуют сообщения
Q.931 поскольку этот протокол определяет
только процесс установления и разрыва соединения.
Более того данный отчет демонстрирует только
сообщения D-канала, а данные несущее голосовую
информацию передаются по В-каналу который
выделяется в процессе установления соединения)
(закончив разговор абоненты кладут трубки
и следует процедура разрыва соединения)
5w1d: ISDN Se1:15: TX -> DISCONNECT
5w1d: ISDN Se1:15: RX <- RELEASE
5w1d: ISDN Se1:15: TX -> RELEASE_COMP
В заключение следует отметить, что благодаря использованию на маршрутизаторах Cisco однотипной операционной системы IOS, материалы этой статьи с небольшими изменениями могут быть с успехом использованы при настройке цифровых голосовых модулей маршрутизаторов 2600, 3600 и 3700 серий.
Солопов Павел Васильевич pasol@fromru.com
Солопов Константин Васильевич ksolopov@fromru.com
03.12.2002
|
