В этой статье мы разберем принцип работы и настройку IP-телефонии по Ethernet сетям.
В мире IP-телефонии телефоны используют стандартные порты Ethernet для подключения к сети, и поэтому для отправки и приема голосового трафика, передаваемого посредством IP-пакетов, они используют стек протоколов TCP/IP. Чтобы это работало, необходимо, чтобы порт коммутатора работал как порт доступа, но, в то же время, этот порт работал как магистраль для передачи другого трафика.
Принцип работы VLAN для передачи данных и голоса
До IP-телефонии компьютер и телефон располагались на одном рабочем месте. Телефон подключался по специальному телефонному кабелю (телефонный UTP-кабель). Причем этот телефон был подключен к специальному голосовому устройству (часто называемому voice switch или частной телефонной станцией private branch exchange [PBX]). ПК, конечно же, подключался с помощью Ethernet кабеля (UTP витой пары) к обычному коммутатору локальной сети, который находился в коммутационном шкафу - иногда в том же коммутационном шкафу, что и голосовой коммутатор (voice switch). На рисунке показана эта идея.
Предположим, что у нас есть три виртуальные сети VLAN1, VLAN2 и VLAN3. Виртуальные сети VLAN 1 и VLAN 3 содержат по две пары ПК, которые подключаются к коммутатору через отдельные интерфейсы. Для сети VLAN 1 отведены четыре интерфейса "fa0/12", "fa0/11", "fa0/22", и "fa0/21" соответственно. Аналогично, 4 интерфейса отведены для сети VLAN 3 - "fa0/15", "fa0/16", "fa0/23", и "fa0/24" соответственно. Сеть VLAN 2 состоит из двух ПК, которые подключаются к коммутатору через интерфейсы "Fa0/13" и " Fa0/14". Два коммутатора соединены между собой через магистраль, и интерфейсы "Gi0/1" и "Gi0/2".
Термин IP-телефония относится к отрасли сети, в которой телефоны используют IP-пакеты для передачи и приема голоса, представленного битами в части данных IP-пакета. Телефоны подключаются к сети, как и большинство других устройств конечных пользователей, используя либо кабель Ethernet, либо Wi-Fi. Новые IP-телефоны не подключаются непосредственно по кабелю к голосовому коммутатору, а подключаются к стандартной IP-сети с помощью кабеля Ethernet и порта Ethernet, встроенного в телефон. После чего телефоны связываются по IP-сети с программным обеспечением, которое заменило операции вызова и другие функции АТС.
Переход от использования стационарных телефонов, которые работали (некоторые работают по сей день) с использованием телефонных кабелей к новым IP-телефонам (которые нуждались в UTP-кабелях, поддерживающих Ethernet) вызвал некоторые проблемы в офисах.
В частности:
- Старые, не IP-телефоны, использовали категорию UTP-кабелей, у которых частотный диапазон не поддерживал скорость передачи данных в 100-Mbps или 1000-Mbps.
- В большинстве офисов был один кабель UTP, идущий от коммутационного шкафа к каждому столу. Теперь же на два устройства (ПК и IP-телефон) требовалось два кабеля от рабочего стола к коммутационному шкафу.
- Прокладка нового кабеля к каждому рабочему месту вызовет дополнительные финансовые затраты, и плюс потребуется больше портов коммутатора.
Чтобы решить эту проблему, компания Cisco встроила небольшие трехпортовые коммутаторы в каждый телефон.
IP-телефоны включают в себя небольшой коммутатор локальной сети, расположенный в нижней части телефона. На рисунке показаны основные кабели, причем кабель коммутационного шкафа подключается напрямую к одному физическому порту встроенного коммутатора телефона, ПК подключается патч-кордом к другому физическому порту телефона, а внутренний процессор телефона подсоединяется к внутреннему порту коммутатора телефона.
Компании, использующие IP-телефонию, теперь могут подключать два устройства к одному порту доступа. Кроме того, лучшие практики Cisco, для проектирования IP-телефонии, советуют поместить телефоны в один VLAN, а ПК в другой VLAN. Чтобы это работало, порт коммутатора действует частично в режиме канала доступа (для трафика ПК) и частично как магистраль (для трафика телефона).
Особенности настройки VLAN’ов на этом порту:
- VLAN передачи данных: та же идея настройки, что и VLAN доступа на access порту, но определенная как VLAN на этом канале для пересылки трафика для устройства, подключенного к телефону на рабочем месте (обычно ПК пользователя).
- Voice VLAN: VLAN для пересылки трафика телефона. Трафик в этой VLAN обычно помечается заголовком 802.1 Q.
На рисунке изображена типичная конструкция локальной сети. Имеется коммутатор, подключенный к двум последовательным уровням сетей, VLAN 11 и VLAN 10, где сеть VLAN 11- Voice VLAN, содержащая 4 IP-телефона, и сеть VLAN 10 - Data VLAN, состоящая из 4 ПК.
Настройка и проверка работы Data и Voice VLAN
Для настройки порта коммутатора, который сможет пропускать голосовой трафик и информационные данные, необходимо применить всего несколько простых команд. Однако разобраться в командах, позволяющих просмотреть настройки режима работы порта, непросто, так как порт действует как access порт во многих отношениях.
Ниже показан пример настройки. В данном примере используются четыре порта коммутатора F0/1F0/4, которые имеют базовые настройки по умолчанию. Затем добавляются соответствующие VLAN’ы: VLAN 10 Data Vlan, VLAN 11- Voice Vlan. Далее все четыре порта настраиваются как порты доступа и определяется VLAN доступа (Vlan 10 Date Vlan). В конце настройки определяем на порт VLAN для передачи голосовых данных (Vlan 11- Voice Vlan). Данный пример иллюстрирует работу сети, изображенную на рисунке:
При проверке состояния порта коммутатора, из примера выше, увидим разницу в отображаемой информации выходных данных, по сравнению с настройками по умолчанию порта доступа и магистрального порта. Например, команда show interfaces switchport показывает подробные сведения о работе интерфейса, включая сведения о портах доступа. В примере 2 отображены эти детали (подчеркнуты) для порта F0/4 после добавления настроек из первого примера.
Первые три выделенные строки в выходных данных отображают детали настройки, соответствующие любому порту доступа. Команда switchport mode access переводит порт в режим порта доступа. Далее, как показано в третьей выделенной строке, команда switchport access vlan 10 определила режим доступа VLAN.
Четвертая выделенная строка показывает новый фрагмент информации: идентификатор Voice VLAN, активированная командой switchport voice vlan 11. Эта небольшая строка является единственной информацией об изменении состояния порта.
