Животов_презентация

1.

Разработка GSMVoIP системы
Работу выполнил:
Студент гр. БИВТ-22-СП-3 Животов Денис Николаевич
Научный руководитель:
Доцент Маркарян Анна Оганесовна
Дата проведения 09.06.2025

2.

Актуальность задачи
304 млн.
1,4 млрд.
международных мигрантов
в мире в 2024 году
международных туристических
поездок в 2024 году
misis.ru
Актуальность
• для банков, госуслуг и работы важно сохранять
доступ к домашнему номеру
• международный роуминг остаётся дорогим и не
даёт полного контроля над собственной SIM-картой
• готовые решения для удалённого доступа к
вызовам часто рассчитаны не на персональный
сценарий
Источники: UN DESA, UN Tourism
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
2

3.

Цель и задачи работы
misis.ru
Цель работы: разработать GSM-VoIP систему для удалённого доступа к звонкам и SMS,
обеспечивающую использование собственной SIM-карты через интернет и приемлемое качество
голосовой связи.
прямой аналог и обосновать выбранный
1 Проанализировать
подход
4 Спроектировать для системы архитектуру взаимодействия
математическую модель для оценки качества
2 Разработать
связи
5 Провести экспериментальные измерения для оценки системы
3 Выбрать аппаратную платформу и программный стек
6 Обеспечить информационную безопасность при передаче
Разработка GSM-VoIP системы
GSM-модема, Asterisk, SIP-клиента и Telegram
информации
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
3

4.

Концептуальная модель системы
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
misis.ru
4

5.

Алгоритм работы системы
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
misis.ru
5

6.

Сравнение с прямым аналогом
misis.ru
Прямой аналог: промышленный GSM-VoIP шлюз (GoIP-1)
Критерий
Промышленный GSM-VoIP шлюз
Разработанная система
Назначение
Удалённый доступ к GSM-линии через SIP
Удалённый доступ к звонкам и SMS собственной SIM-карты
Тип платформы
GoIP-1
Raspberry Pi 4 + Huawei E173
Гибкость логики
Ограничена встроенным веб-интерфейсом
устройства
Полный контроль через Asterisk, shell и Python
Интеграция уведомлений
Обычно ограничена штатными функциями
Реализованы уведомления о звонках и SMS в Telegram
Стоимость
Высокая (от ~10–15 тыс. ₽)
Ниже при использовании массовых компонентов (7-10 тыс. ₽)
Целевой масштаб
Корпоративное или операторское использование
Персональное использование
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
6

7.

misis.ru
Модель расчета RTT
Расчёт для Москва — Ханой
Постановка модели
RTTмод(L) = 8,99·(L/200) - 2,87
L = 6731 км — расстояние Москва — Ханой
v = 200 км/мс — скорость в оптоволокне
T = L/v = 33,66 мс
a ≈ 9,02 — коэффициент по измеренным ping
RTT (Round-Trip Time) — круговая задержка ping:
путь пакета до узла и обратно.
RTTмод = 8,99 · 33,66 - 2,87
RTTмод ≈ 299,8 мс
Модель построена на основе 5 ping-запросов:
Мумбаи, Сеул, Токио, Сингапур, Москва.
Москва
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
L ≈ 6731 км
Ханой
7

8.

Проведение эксперимента
Сценарии испытаний
Сервер
Raspberry Pi /
Asterisk
Сценарий A
локальный SIPклиент
Сценарий B
удалённый SIPклиент
misis.ru
Порядок измерений
1. Узлы системы объединялись в одну сеть
Tailscale
2. Для каждого сценария отправлялось по
100 ICMP-пакетов
3. Фиксировались средняя задержка и
Узлы объединены через Tailscale
Разработка GSM-VoIP системы
потери пакетов
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
8

9.

Результаты эксперимента
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
misis.ru
9

10.

Результаты эксперимента
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
misis.ru
10

11.

misis.ru
Оценка качества связи
Расчетные формулы
Обозначения формул
R — итоговый рейтинг качества речи
Is — искажения кодека (для G.711 = 0)
Id — влияние суммарной задержки
Ie,eff — влияние потерь пакетов
A — фактор полезности сервиса
dtotal — суммарная задержка тракта
dgsm — задержка GSM-сети и модема
(в работе принято = 100)
dip — сетевая задержка клиент–сервер
dast — обработка вызова в Asterisk (принято = 20)
djitter — задержка джиттер-буфера (принято = 30)
e — доля потерянных пакетов
MOS — субъективная оценка качества речи
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
11

12.

Результаты расчёта качества связи
Параметр
Сценарий A
локальный
Сценарий B
удалённый
d_ip, мс
4,95
165,20
Потери пакетов e, доля
0
0,05
d_total, мс
154,95
315,20
I_d, усл. ед.
3,84
44,87
I_(e,eff), усл. ед.
0
16,22
A, усл. ед.
5
15
R, балл
94,48
69,25
MOS, балл
4,43
3,56
Разработка GSM-VoIP системы
misis.ru
Сценарий A:
качество речи высокое, MOS =
4,43
Сценарий B:
качество снижается из-за задержки и
потерь, MOS = 3,56
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
12

13.

Программная реализация и безопасность системы
Конфигурации Asterisk
Скрипты
Механизмы защиты
• dongle.conf — параметры
модема Huawei E173 и
контекст dongle-incoming
• pjsip.conf — endpoint
mybrother, аутентификация и
параметры шифрования
медиапотока
• extensions.conf —
маршрутизация входящих и
исходящих вызовов,
обработка SMS
• rtp.conf — диапазон RTPпортов
• telegram_notify.sh —
уведомления о звонках через
Telegram Bot API
• sms_to_telegram.py —
пересылка SMS в Telegram
• check_sms_dongle.sh и watcher
service — контроль
непрочитанных SMS в модеме
• Tailscale формирует приватную
overlay-сеть между узлами
• DTLS-SRTP защищает
медиапоток между Linphone и
Asterisk
• SIP-аутентификация
ограничивает доступ к endpoint
• токены и секреты должны
храниться вне исполняемых
скриптов
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
misis.ru
13

14.

misis.ru
Заключение
Цель работы достигнута: разработана и испытана GSM-VoIP система для удалённого доступа к
звонкам и SMS, обеспечивающая использование собственной SIM-карты через интернет.
Основные результаты
Итоги оценки качества
• реализованы входящие и исходящие звонки через
Linphone
• реализована пересылка SMS и уведомлений о
звонках в Telegram
• обеспечено защищённое взаимодействие узлов
через Tailscale и DTLS-SRTP
• для локального сценария получено MOS = 4,43, что
подтверждает высокое качество связи
• для удалённого сценария выявлено снижение
качества из-за задержки и потерь пакетов
Разработка GSM-VoIP системы
Студент: Животов Д.Н. / Руководитель: Маркарян А. О.
14

15. Спасибо за внимание!