Дослідження та побудова телекомунікаційних систем на основі ІР-телефонії

Abstract

Сучасний рівень розвитку телекомунікаційних технологій відкриває нові можливості для інтеграції зв’язку у найрізноманітніші пристрої та системи. Від простих комп’ютерних модемів, які забезпечують доступ до глобальної мережі Інтернет, до складних комплексів дистанційного керування автомобілями, побутовою технікою чи промисловим обладнанням через мобільні пристрої — розвиток телекомунікаційних рішень відбувається дуже динамічно [1-3]. Одночасно трансформуються й традиційні види зв’язку: модернізуються телефонні мережі, вдосконалюються методи підключення та проєктування автоматичних телефонних станцій (АТС), що дозволяє абонентам отримувати більш якісні та надійні комунікаційні послуги. Особливо цікавим є питання створення АТС, які використовуються в різних організаціях — від невеликих міні-АТС, які задовольняють потреби стартапів і малих компаній, до великих систем, що забезпечують зв’язок між філіями на національному та міжнародному рівнях [4-6]. Такі системи дозволяють не лише здійснювати голосові дзвінки, але й інтегрувати електронну пошту, відеоконференції, обмін повідомленнями та інші сервіси корпоративного зв’язку. Метою даної магістерської роботи є комплексне дослідження ключових загроз, оцінка ефективності та практична реалізація комутаційної мережі на основі IP-технологій, що дозволяє передавати голос у вигляді цифрових пакетів даних. Це особливо актуально в умовах стрімкого розвитку цифрових технологій та інтеграції бізнес-процесів у єдину інформаційну систему. Застосування IP-телефонії забезпечує значне підвищення гнучкості комунікацій, скорочення витрат на телефонний зв’язок і обслуговування мереж, а також дозволяє організаціям ефективно адаптуватися до нових вимог ринку.

У першому розділі роботи проведено огляд сучасного стану використання IP- телефонії в телекомунікаційній сфері. Розкрито основні принципи та технологічні

рішення, які забезпечили поширення VoIP, визначено перспективи розвитку цієї технології для побудови комутаційних систем, а також підкреслено її сильні та слабкі сторони. Серед переваг виділяють економічну ефективність, можливість інтеграції з іншими інформаційними системами та гнучкість масштабування мережі. Недоліки включають потребу у високошвидкісних каналах передачі даних, залежність якості зв’язку від стабільності мережевого середовища та необхідність захисту від кіберзагроз. Другий розділ присвячений теоретичним аспектам побудови мереж із передачею голосу пакетами. Тут наводяться основні терміни та поняття, пов’язані з IP-телефонією, такі як SIP-протокол, RTP, кодеки та QoS (Quality of Service), а також розглядаються принципи оцінки якості голосового зв’язку. Аналізуються методи вимірювання затримки, втрати пакетів та рівня шумів, які є ключовими показниками для забезпечення стабільної роботи корпоративних комутаційних систем. У третьому розділі роботи здійснено детальний аналіз потенційних загроз для IP-телефонії та способів їх мінімізації. Зважаючи на високий рівень вразливості VoIP-систем до хакерських атак, значна увага приділена питанням шифрування

даних, автентифікації користувачів, захисту від підміни пакетів та відмови в обслуговуванні (DoS-атаки). Окремо розглянуто заходи безпечного обміну інформацією на різних рівнях застосування, включаючи програмні та апаратні засоби захисту.

Четвертий розділ зосереджений на практичних аспектах впровадження IP- телефонії. Тут описані ключові етапи реалізації мережі, наведені приклади

розгортання та архітектурні моделі комутаційних систем, що дозволяють організовувати як локальні, так і глобальні комунікації. Окремо розглядається інтеграція різних сервісів: голосових, відеоконференцій, корпоративної електронної пошти та систем обміну повідомленнями, що підвищує загальну ефективність організаційних процесів. П’ятий розділ присвячено економічній оцінці впровадження IP-телефонії. Проведено розрахунок витрат на створення, експлуатацію та підтримку мережі, визначено економічну вигоду від використання VoIP, строки окупності проєкту та

очікуваний рівень рентабельності. Аналіз підтверджує, що впровадження IP- технологій є доцільним та ефективним з економічної точки зору, особливо для

корпоративного середовища, де обсяги комунікацій значні. Результати дослідження свідчать про те, що IP-телефонія є універсальним та ефективним інструментом для організації корпоративного зв’язку. Вона дозволяє швидко формувати тимчасові робочі групи, підтримувати внутрішні й зовнішні комунікації, інтегрувати обробку даних у бізнес-процеси та значно скорочувати витрати на традиційний телефонний зв’язок. Актуальність застосування VoIP пояснюється не лише економічними вигодами, а й технологічною гнучкістю, універсальністю та перспективністю розвитку, що робить її ключовою платформою сучасних телекомунікаційних систем.The current level of development in telecommunications technologies opens up new opportunities for integrating communication into a wide range of devices and systems. From simple computer modems that provide access to the global Internet to complex systems for remotely controlling vehicles, household appliances, or industrial equipment via mobile devices, the development of telecommunication solutions is advancing rapidly [1-3]. At the same time, traditional forms of communication are also transforming: telephone networks are being modernized, connection methods and automatic telephone exchange (PBX) designs are being improved, enabling subscribers to access high-quality and reliable communication services. Particularly interesting is the implementation of PBXs used in various organizations — from small mini-PBXs that meet the needs of startups and small businesses to large systems that provide communication between branches at national and international levels [4-6]. Such systems not only facilitate voice calls but also integrate email, video conferencing, messaging, and other corporate communication services. The goal of this master’s thesis is a comprehensive study of key threats, evaluation of efficiency, and practical implementation of a switching network based on IP technologies, which allow voice to be transmitted as digital data packets. This is especially relevant in the context of rapid digital transformation and the integration of business processes into a unified information system. The use of IP telephony provides significant flexibility in communications, reduces costs for telephony and network maintenance, and enables organizations to effectively adapt to new market requirements. The first chapter of the thesis provides an overview of the current state of IP telephony in the telecommunications field. The main principles and technological solutions that have contributed to the widespread adoption of VoIP are revealed, and the prospects for using this technology in building switching systems are determined. The strengths and weaknesses of IP telephony are highlighted. Among the advantages are economic efficiency, the possibility of integration with other information systems, and flexible network scalability. The drawbacks include the need for high-speed data channels, the dependency of call quality on network stability, and the requirement for robust cybersecurity measures. The second chapter is dedicated to the theoretical aspects of packet-based voice networks. Key terms and concepts related to IP telephony, such as the SIP protocol, RTP, codecs, and Quality of Service (QoS), are explained. Methods for assessing voice quality, including delay, packet loss, and noise levels, which are essential criteria for evaluating IP communication systems, are analyzed. This chapter also emphasizes the importance of maintaining high-quality voice transmission for corporate environments. In the third chapter, potential threats to IP telephony and methods for their mitigation are analyzed in detail. Considering the high vulnerability of VoIP systems to cyberattacks, particular attention is paid to data encryption, user authentication, packet integrity protection, and defense against Denial of Service (DoS) attacks. Measures for

secure information exchange at various application levels, including both software and hardware protection mechanisms, are also discussed. The fourth chapter focuses on practical aspects of IP telephony implementation. Key stages of network deployment are described, and examples of network architectures and deployment models are provided, allowing for both local and global communication. The integration of various services, such as voice, video conferencing, corporate email, and messaging systems, is also examined, enhancing overall organizational efficiency. The fifth chapter addresses the economic feasibility of implementing IP telephony. Cost calculations for network creation, operation, and maintenance are presented, along with an assessment of the economic benefits of VoIP usage, project payback periods, and expected return on investment. The analysis confirms that implementing IP-based systems is economically justified, particularly in corporate environments with significant communication volumes. The results of the study demonstrate that IP telephony is a universal and effective tool for organizing corporate communication. It enables the rapid formation of temporary workgroups, supports internal and external communications, integrates data processing into business processes, and significantly reduces costs associated with traditional telephony. The relevance of VoIP is explained not only by economic benefits but also by technological flexibility, universality, and development prospects, making it a key platform in modern telecommunication systems.