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PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN USADA ACTUALMENTE PARA TERMINALES MÓVILES E IP
WILMER SANTAMARÍA GONZÁLEZ
GRUPO DE INVESTIGACIÓN PROMENTE LÍNEA DE INVESTIGACIÓN EN TELECOMUNICACIONES
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA KONRAD LORENZ FACULTAD DE MATEMÁTICAS E INGENIERÍA
BOGOTA D.C. 2011
PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN USADA ACTUALMENTE PARA TERMINALES MÓVILES E IP
WILMER SANTAMARÍA GONZÁLEZ
DIRECTORA ING. LEIDY JOHANNA ORTIZ
GRUPO DE INVESTIGACIÓN PROMENTE LÍNEA DE INVESTIGACIÓN EN TELECOMUNICACIONES
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA KONRAD LORENZ FACULTAD DE MATEMÁTICAS E INGENIERÍA
BOGOTA D.C. 2011
TABLA DE CONTENIDO
Introducción ............................................................................................................. 6
1.Protocolo SIP ........................................................................................................ 7
1.1 Características Principales ......................................................................... 8
1.2 SIP URI ....................................................................................................... 9
1.3 Elementos de Red .................................................................................... 10
1.4 Agente de usuario ..................................................................................... 10
1.5 Servidores Proxy ...................................................................................... 12
1.6 Proxy sin Estado ....................................................................................... 12
1.7 Proxy con Estado ...................................................................................... 13
1.8 Servidor de Registro ................................................................................. 14
1.9 Agente De Usuario inverso (B2BUA) ........................................................ 14
1.10 Mensajes SIP ........................................................................................ 15
1.11 Solicitudes SIP ...................................................................................... 16
1.12 Respuestas SIP ..................................................................................... 17
1.13 Transacciones ....................................................................................... 19
1.14 Diálogos ................................................................................................ 19
2.1 Arquitectura .............................................................................................. 22
2.2 Terminal .................................................................................................... 23
2.3 Gateway .................................................................................................... 24
2.4 Destination lookup .................................................................................... 25
2.5 IP Connection Management ..................................................................... 25
2.6 Compression/Digitization .......................................................................... 25
2.7 Ip Packetization and Transport ................................................................. 26
2.8 Advcanced IP/PSTN Signaling ................................................................. 26
2.9 Authorization Access Accounting .............................................................. 27
2.10 Gatekeepers .......................................................................................... 28
2.11 Controlador Multipunto (MC) ................................................................. 30
2.12 Procesador Multipunto (MP) .................................................................. 31
3.MEGACO ............................................................................................................ 33
4.SS7 ..................................................................................................................... 34
4.1 (MTP) Parte de transferencia de mensajes .............................................. 37
4.2 Función a nivel de enlace de datos de señalización ................................ 37
4.3 Función a nivel de enlace de señalización ................................................ 38
4.4 Función de red de señalización ................................................................ 38
4.5 (SCCP) Parte de control de conexión de señalización ............................. 39
4.6 (TCAP) Parte de aplicación de capacidades de transacción .................... 40
4.7 (ISP) Parte intermedia de servicios........................................................... 40
4.8 (OMAP) La parte de operación, mantenimiento y administración ............. 41
4.9 Las partes del usuario ............................................................................... 41
5.Análisis de Protocolos ......................................................................................... 43
Tabla de Figuras
Ilustración 1 Protocolos Sobre IP ............................................................................. 9
Ilustración 2 Esquema de Agente de Usuario ........................................................ 11
Ilustración 3 Agente de Usuario B2BUA ................................................................ 15
Ilustración 4 Arquitectura de MEGACO ................................................................. 33
INTRODUCCIÓN
La presente investigación involucra algunos de los protocolos de señalización teniendo en cuenta la evolución y los estándares que están implementados en la actualidad, teniendo en cuenta que cada una de las fuentes primarias correspondientes a cada protocolo, de esta manera la metodología que se pretende implementar para el desarrollo de la misma es de tipo cualitativo, debido a que no se pretende plantear un nuevo esquema de señalización, sino que por el contrario se busca profundizar las señalizaciones existentes y cual es futuro de las mismas. El ascenso de Internet como un rival a la red telefónica de conmutación de circuitos ha dado lugar a fuertes razones económicas y tecnológicas para la convergencia de servicios y arquitecturas. Con el fin de asimilar los servicios de telefonía con la tecnología omnipresente de la IP, es necesario un protocolo de señalización para crear y finalizar las conexiones. Diferentes grupos de investigación proponen soluciones particulares enfocadas a satisfacer sus propias prioridades e intereses y la comunidad de Internet desea introducir servicios innovadores basados en las herramientas mejoradas de edición web como XML y más protocolos abiertos, peer-to-peer y modelos de llamada.
1. PROTOCOLO SIP
El protocolo de señalización SIP (Session Initiation Protocol) es utilizado para el establecimiento de sesiones en una red IP. Una sesión puede ser una simple llamada de teléfono de dos vías o podría ser una colaboración de sesión de conferencia multimedia. La capacidad de establecer estas sesiones significa que surge una gran cantidad de servicios innovadores, tales como voz enriquecida, el comercio electrónico, página web, haga clic para marcar, la mensajería instantánea con listas de amigos, y los servicios IP. Durante los últimos años, la comunidad de voz sobre IP ha adoptado SIP como protocolo de elección para la señalización. SIP es un estándar RFC (RFC 3261) de Internet del grupo de investigación IETF (Engineering Task Force), el cual es el organismo responsable de administrar y desarrollar los mecanismos que comprenden todo lo relacionado con Internet. SIP sigue evolucionando y se extiende como la tecnología madura y sus productos son socializados en el mercado. La ideología del IETF es la simplicidad: sólo se especifica lo que se necesita especificar. Este protocolo es mucho más que un modelo, ha sido desarrollado exclusivamente como un mecanismo para establecer sesiones, las cuales no se conoce acerca de los detalles de una sesión, sólo inicia, termina y modifica sesiones. Esta simplicidad significa que SIP tiene varias escalas, que es extensible, y se acopla cómodamente en diferentes arquitecturas y escenarios de implementación. SIP es un protocolo de petición-respuesta que se asemeja a dos protocolos de Internet, HTTP y SMTP (los protocolos Web y de correo electrónico) y, en consecuencia, SIP se vincula cómodamente junto a las aplicaciones de Internet. Usando la telefonía sobre SIP, esta se convierte en otra aplicación web y se integra fácilmente en otros servicios de Internet. SIP es una herramienta simple que los proveedores de servicios pueden utilizar para construir servicios convergentes de voz y multimedia.12
1 Entidades básicas SIP [En Línea] http://es.wikitel.info/wiki/Entidades_b%C3%A1sicas_SIP
[Citado en 10 de marzo de 2011]
1.1 Características Principales
SIP se describe como un protocolo de control para crear, modificar y terminar sesiones con uno o más participantes. Estas sesiones incluyen conferencias multimedia de Internet, o de cualquier red IP, llamadas telefónicas y la distribución multimedia. Los miembros en una sesión pueden comunicarse a través de multicast o por medio de una malla de relaciones unidifusión, o mediante una combinación de éstos. SIP soporta descripciones de la sesión que permitirá a los participantes a un acuerdo sobre un conjunto de tipos de medios compatibles. También es compatible con la movilidad del usuario, representando y redirigiendo las peticiones a la localización actual del usuario. SIP no está ligado a ningún protocolo de control de conferencia en particular. Otra de las grandes tareas es garantizar que la llamada llegue a su destino. La realización de cualquier asignación de información descriptiva de la información de ubicación. Esto permite que el grupo involucrado en una llamada (puede ser una llamada en conferencia) se pone de acuerdo sobre las funciones admitidas, reconociendo que no todas las partes involucradas pueden soportar el mismo nivel de características. Por ejemplo, el vídeo puede ser o no ser compatible. En una llamada un participante puede gestionar la misma, esto quiere decir que puede invitar a otros participantes en la llamada o puede cancelar las conexiones a otros usuarios, además de que los usuarios pueden ser transferidos o puestos en espera. Un usuario tiene la posibilidad de cambiar las características de llamada durante el curso de la misma. Por ejemplo, una llamada puede haber sido creada con la característica de voz, pero en el transcurso de la llamada, los usuarios pueden necesitar para habilitar una función de vídeo. Un tercero puede unirse a una llamada puede y requerir diferentes características para estar habilitado y participar en la convocatoria. Para no definir un nuevo sistema de direccionamiento, en algunos casos las direcciones de usuarios SIP están asociadas al correo electrónico. Cada usuario es identificado mediante una dirección URL jerárquica que se construye alrededor de elementos como el número de teléfono de un usuario, o el nombre del host por
2 Session Initiation Protocol [En Línea] http://datatracker.ietf.org/wg/sip/charter/ [Citado en 22 de
abril de 2011]
ejemplo, (sip:usario@compañia.com). Esto significa que es más sencillo para redirigir a alguien a otro teléfono, ya que es como redirigirse a una página web. 3
Ilustración 1 Protocolos Sobre IP
1.2 SIP URI
Todas las entidades SIP son identificadas por medio de URI (Uniform Resource Identifier), los URI contienen la suficiente información para iniciar y para mantener una sesión de comunicación con el recurso, utilizan una forma similar a la dirección de correo, permitiendo así ver las especificaciones del encabezado, haciendo posible especificar el destinario, el tipo de medio o la urgencia de la sesión usando URI. La forma general de un SIP URI es:
Sip:usuario:contraseña@direccion_del_equipo;parámetros _URI Las instancias están enmarcadas por las siguientes características:
Usuario: El identificador de un recurso en particular es la dirección. El
término "usuario" en este contexto se refiere con frecuencia a un dominio.
3 RFC 3261 SIP: Session Initiation Protocol [En Línea] http://tools.ietf.org/html/rfc3261#section-7
[Citado en 10 de marzo de 2011]
La información de un usuario de una URI consta de este campo de usuario,
el campo de contraseña, seguido del signo @. La parte de la información
del usuario de una URI es opcional y puede estar ausente cuando el
dispositivo de destino no tiene una noción de usuarios o cuando el
dispositivo tiene otro recurso de identificación. Si el signo @ está presente
en un SIP o URI SIPS, el campo de usuario no debe estar vacío.
Contraseña: La contraseña está asociada al usuario, mientras que la sintaxis SIPS URI permite que este campo este presente, su uso no se recomienda, debido a que el paso de información de autenticación en texto plano (como URI) ha demostrado ser un riesgo de seguridad en casi todos los casos en que se ha utilizado.
Dirección del equipo: Es la dirección IP por medio de la cual es identificado el dispositivo en la red, la cual debe estar bajo un nombre de dominio o dirección en versión IP4 oIP6.
Puerto: numero del puerto donde la solicitud se debe enviar.4
1.3 Elementos de Red
En un escenario de red SIP la configuración más sencilla utiliza solo dos agentes
que envían mensajes SIP de el uno al otro, pero en una red típica tendrá más de
un entidad lógica, cada una de estas entidades intervienen en una conversación
SIP como cliente o como servidor o ambas, entre estas están: Elementos básicos
como los son los agentes de usuario, servidores proxy, servidores de redirección,
servidor registrador, agente de usuario inverso (B2BUA).5
1.4 Agente de usuario
4 The IP Telecommunications Portal [En Línea] http://www.iptel.org/ [Citado en 1 de abril de 2011]
5 VoIP foro Arquitectura SIP [En línea] http://www.voipforo.com/SIP/SIPejemplo.php [citado en 10
de marzo de 2011]
Todas las terminales IP utilizan un agente de usuario, el cual por lo general está
instalado en la terminal en forma de aplicación la cual siempre esta activa en tipo
(demonio), en otras palabras un agente de usuario es la entidad final o de extremo
encargada de dialogar con las otras entidades. Los agentes de usuario son los
que inician y terminan las sesiones por medio de mensajes que requieren un
servicio o que responden a solicitudes o requieren alguna respuesta.
La RFC 3261 define el Agente de Usuario como una aplicación, que puede actuar
como un Agente de Usuario cliente y un Agente de Usuario servidor.
Debido a que un agente de usuario contiene UAC y UAS, por ende se dice que un
agente de usuario se comporta como un UAC o UAS. Por ejemplo, el agente de
usuario se comporta como UAC cuando se envía una solicitud “INVITE” y recibe
respuestas a la solicitud. Un agente de usuario se comporta como un UAS cuando
recibe la invitación y envía las respuestas.
Ilustración 2 Esquema de Agente de Usuario
Agente de usuario cliente (AUC) es una aplicación cliente que inicia solicitudes
SIP hacia la red IP y un agente de usuario servidor (AUS) es una aplicación que
recibe solicitudes SIP de la red IP la cual contacta al que envía la solicitud y envía
la respuesta al AUC.
Pero esta situación cambia cuando el destinatario de la llamada decide enviar un “BYE” y terminar la sesión. En este caso el agente del destinatario de la llamada de usuario (el que envío el mensaje BYE) se comporta como el UAC y el agente de la persona que llama el usuario se comporta como UAS.6
1.5 Servidores Proxy
Adición a esto SIP permite la creación de una infraestructura de red de equipos
llamados servidores proxy. Los agentes de usuario pueden enviar mensajes a un
servidor proxy. Los servidores proxy son entidades muy importantes en la
infraestructura SIP, realizan el enrutamiento de una sesión de invitados de
acuerdo a su ubicación actual, la autenticación, contabilidad y muchas otras
funciones importantes.
La tarea más importante de un servidor proxy es encontrar la ruta más cerca al
destinatario de la llamada. La sesión de una invitación usualmente atraviesa una
serie de proxys hasta encontrar uno que conoce la ubicación real del destinatario
de la llamada. Este proxy envía la sesión invitación directamente al destinatario de
la llamada y el destinatario de la llamada entonces acepta o rechaza la invitación
de sesión.7
Existen dos tipos de servidores proxy SIP: proxy sin estado y proxy con estado
1.6 Proxy sin Estado
Servidor sin estado es el encargado de reenviar los mensajes SIP. Ellos reenvían
los mensajes de forma independiente el uno del otro, aunque los mensajes
6 B2BUA Documentation [En Línea] http://www.b2bua.org/wiki/B2BUADocumentation [Citado en 15
de abril es 2011]
7 The SIP center A portal for the commercial development of SIP [En Línea]
http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/Whitepapers [Citado en 17 de marzo de 2011]
generalmente están dentro de las transacciones, los servidores proxy sin estado
no tienen cuidado de las transacciones.
Proxy sin estado son simples, pero más rápidos que los servidores proxy con
estado. Pueden ser utilizados como equilibradores de carga simple, traductores
mensaje y routers. Uno de los inconvenientes de la representación sin estado es
que son incapaces de absorber la retransmisión de mensajes y realizar el
enrutamiento avanzado.
1.7 Proxy con Estado
Los Proxy con estado son más complejos. En la recepción de una solicitud, un
Proxy con estado puede crear un estado y mantener el estado hasta que finalice la
transacción. Algunas transacciones, especialmente las creadas por INVITE,
pueden durar bastante tiempo (hasta el destinatario toma o rechaza la llamada).
Debido a que Proxy con estado debe mantener el estado por la duración de las
transacciones, su rendimiento es limitado, pero pueden desempeñar tareas mucho
más complejas; por ejemplo hacer retransmisiones como lo sería el caso del
servicio “sígueme” ó remitir un mismo mensaje SIP hacia dos proxy diferentes con
el fin de localizar a un usuario en específico.
Proxy con estado puede absorber retransmisiones porque las conoce desde el
estado de la transacción, si ya se ha recibido el mismo mensaje (Proxy sin estado
no puede hacer la verificación porque no almacena ningún estado).
Este puede llevar a cabo los métodos más complicados para encontrar un usuario,
por ejemplo, cuando no es posible contactar a un usuario en el teléfono de la
oficina entonces recoge la llamada y la redirige a su teléfono celular. Proxy sin
estado no puede hacerlo porque no conoce como la transacción llega a su
objetivo8
8 Understanding SIP exchanges by experimentation [En Linea]http://4z.com/People/emin-
gabrielyan/public/070501-sip-docs/ [Citado en 8 de abril de 2011]
1.8 Servidor de Registro
SIP tiene la capacidad de localizar donde está el destinatario de la llamada. Si un
usuario desea iniciar una sesión con otro usuario, SIP localiza en que equipo está
el destinatario. En este proceso intervienen los Proxy y los servidores de
redirección que al recibir la solicitud buscan donde está el usuario, para así
asignarle la llamada y conectar los medios (Voz, imágenes o mensajes) a
intercambiar. Para esto el servidor proxy realiza una consulta a un servicio de
localización que devolverá una o varias direcciones URI.
Por tanto, las funciones del servidor de registro es satisfacer las solicitudes SIP
REGISTER y en consecuencia actualiza la base de datos de localización, con la
debida información del usuario que se registre. Este servidor en la mayoría de las
ocasiones está ubicado junto al proxy, de manera que no es obligación que
siempre este allí. Su función reside en asociar una URI con una o varias
direcciones IP, que por lo general serán del tipo SIP: pero que también pueden ser
del tipo tel. La relación se realiza mediante una tabla. Teniendo en cuenta que
cuando en la tabla de relaciones exista una URI con múltiples direcciones IP,
todas estas extensiones sonaran simultáneamente.9
1.9 Agente De Usuario inverso (B2BUA)
El agente de usuario inverso (B2BUA) es un componente SIP de control de
llamadas. A diferencia de un servidor proxy SIP, que sólo mantiene una
transacción de estado, el B2BUA mantiene el estado completo de la llamada y
participa en todas las solicitudes de llamada. En consecuencia, el B2BUA puede
llevar a cabo una serie de funciones que no son posibles de implementar con el
uso del servidor proxy SIP, como el tiempo de la llamada exacta, facturación, la
conmutación por error de enrutamiento de llamadas, y así sucesivamente.
B2BUA consiste en los siguientes componentes lógicos:
9 Characteristics About SIP [En Línea] http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/Characteristics
[Citado en 13 de mayo de 2011]
Respuesta a un agente de usuario SIP
Control lógico de llamada
Origen del agente de usuario SIP
Ilustración 3 Agente de Usuario B2BUA
Los componentes interactúan entre sí mediante eventos abstractos. Cada Agente
de Usuario (UA) representa un estado de máquina, el cual recibe mensajes SIP
desde el punto final y los convierte en eventos en base al tipo de mensaje y al
estado actual del agente. El control lógico de llamada actúa como un
intermediario, en los acontecimientos que pasan entre los UA. Dependiendo de su
propio estado actual y los estados de la UA, el control lógico de llamada podría
bajar algunos eventos, e incluso convertir el tipo de transición, o inyectar eventos
adicionales. También puede eliminar uno de los agentes de usuario y sustituirlo
por otro en las diferentes etapas con un diferente estado de llamada, el cual
permite implementar características tales como conmutación por error de
enrutamiento de llamadas, control de transferencia de llamadas entre otras.10
1.10 Mensajes SIP
10
Tech invite SIP Protocol Structure [En Línea] http://www.tech-invite.com/Ti-sip-archi.html [Citado
en 1 de abril de 2011]
La comunicación por medio del protocolo SIP se compone de una serie de
mensajes, los cuales pueden ser transportados de forma independiente por la red.
Por lo general son transportados en un datagrama UDP cada uno por separado.
Cada mensaje tiene la siguiente estructura, línea inicial, encabezado del mensaje,
y el cuerpo del mensaje. La primera línea identifica el tipo del mensaje. Hay dos
tipos de mensajes - las solicitudes y respuestas. Las solicitudes se suelen utilizar
para iniciar alguna acción o informar a quien reciba la solicitud de algo. Las
respuestas se utilizan para confirmar que la solicitud fue recibida y procesada y
contiene el estado del proceso.
Los campos de cabecera de inicio son “de” y “para” quien indican el receptor y el
destinario de un mensaje de igual forma que en SMTP donde se identifique el
remitente y destinatario, en la cabecera contiene un parámetro de etiqueta que
sirve como identificador de dialogo en cual serán descritos los diálogos. El
encabezado del mensaje y el cuerpo del mensaje están delimitados por una línea
en blanco. El cuerpo del mensaje de la solicitud INVITE contiene una descripción
del tipo de los medios de comunicación aceptados por el remitente y esta
codificados en SDP
El encabezado Call-ID es un campo identificador de diálogo y su propósito es
identificar los mensajes que pertenecen a la misma llamada, estos mensajes
utilizan el mismo identificador de llamada ID, pero a su vez necesitan de otro
parámetro para mantener el orden de las solicitudes. Dado que las solicitudes se
pueden enviar a través de un transporte poco fiable, los mensajes ser pueden
reordenar, siempre y cuando tengan un número de secuencia en los mensajes
para que destinatario pueda identificar a las retransmisiones y de solicitudes fuera
de pedido. En un campo de la cabecera contiene la dirección IP y el puerto en el
que el remitente se encuentra en espera para nuevas solicitudes por el
destinatario de la llamada. 11
1.11 Solicitudes SIP
11
A Hitchhiker's Guide to the Session Initiation Protocol [En Linea] http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-
sip-hitchhikers-guide-06 [Citado en 24 de marzo de 2011]
Las solicitudes SIP tienen la característica de tener una línea de solicitudes para establecer la comunicación, esta línea contiene información del nombre de método, una Solicitud-URI y la versión del protocolo separados por un espacio simple de caracteres. Esta especificación define seis métodos básicos:
REGISTER: el propósito es dejar un registro de acerca de la ubicación del usuario actual, información tal como lo es dirección IP y el puerto por el cual ha realizado el registro de mensajes.
INVITE: Indica que un cliente está siendo invitado a participar en una llamada.
ACK: confirma la recepción del método INVITE el cual es el que indica que se encuentra listo para establecer una comunicación.
BYE: este tipo de mensajes son utilizados para finalizar las sesiones multimedia, el UA que desee finalizar la conversación envía un BYE.
CANCEL: se utiliza para cancelar una sesión que no se ha establecido en su totalidad, es decir cuando el destinatario no ha confirmado una respuesta definitiva.
OPTIONS: Consulta la información acerca de las capacidades de envío y recepción de teléfonos SIP.
1.12 Respuestas SIP
Cuando un agente de usuario o el servidor proxy reciben una solicitud, envía una
respuesta. Cada solicitud debe ser respondida, excepto las solicitudes de ACK
que no devuelven algún tipo de respuesta.
El código de respuesta es un número entero de 100 a 699 El cual indica el tipo de
la respuesta. Hay seis clases de respuestas:
1xx son Las respuestas provisionales. Una respuesta provisional es la
respuesta que le dice a su destinatario que la solicitud fue recibida, pero el
resultado del proceso no se conoce aún. Las respuestas provisionales sólo
se envían cuando el proceso no termina de inmediato
2xx Respuestas Exitosas. Estas respuestas son las ultimas que recibe el
autor de la solicitud, significa que las solicitudes son procesadas y
aceptadas.
3xx se utilizan para redirigir una llamada. Una respuesta de redirección da
información sobre la nueva ubicación del usuario o un servicio alternativo
que la persona que llama puede utilizar para satisfacer la llamada. Las
respuestas redirección son generalmente enviadas por servidores proxy.
Cuando el proxy recibe una solicitud y no puede procesarla por cualquier
motivo, se enviará una respuesta de redirección de llamada y se coloca
otra ubicación en la respuesta de la persona que se está llamando. Puede
ser la ubicación de otro proxy o la ubicación actual del destinatario de la
llamada.
4xx Son las respuestas negativas. Una respuesta de tipo 4xx significa que
el problema está en el lado del emisor. La solicitud no pudo ser procesada
porque contiene sintaxis errónea o la solicitud no se puede realizar en ese
servidor.
5xx Significa que el problema está en el lado servidor. La solicitud es válida,
pero al parecer el servidor no puede cumplirla. Los clientes por lo general
debe reintentar enviar nuevamente la solicitud.
6xx Significa que la solicitud no puede realizarse en ningún servidor. Esta
respuesta suele ser enviadas por un servidor que tiene información
definitiva acerca de un usuario en particular. Los agentes de usuario suelen
enviar una respuesta 603 para rechazar las sesiones que no desea
participar.
Además de cada una de las clases anteriormente descritas en la primera línea se
describe la razón del mensaje, es decir todo el proceso que se le dio al mismo.
La solicitud a la que pertenece una determinada respuesta se identifica con el
campo de la cabecera. Además del número de secuencia de este campo de
encabezado contiene también el método de la solicitud correspondiente12
12
SIP.edu Cookbook [En Línea] http://mit.edu/sip/sip.edu/links.shtml [Citado en 1 de abril de 2011]
1.13 Transacciones
Las transacciones SIP son secuencias de mensajes entre los elemento de una
red. Una transacción corresponde a una petición y todas las respuestas a esa
petición. Esto quiere decir que una transacción incluirá cero o mas respuestas
provisionales y una o más respuestas finales (en el caso de un mensaje INVITE,
recuerde que este puede ser dividido por un Proxy, por lo tanto tendrá múltiples
respuesta finales. Las entidades SIP que almacenan el estado de las
transacciones son denominadas Stateful. Lo hacen por medio del registro de cada
transacción a través de un identificador contenido en el encabezado.
Los mensajes SIP se envían de forma independiente en la red, que se colocan
generalmente en las transacciones de los agentes de usuario y ciertos tipos de
servidores proxy. Por lo tanto SIP se dice que es un protocolo transaccional.13
1.14 Diálogos
Un diálogo es una conversación entre dos UA. Los diálogos son identificados
usando los campos Identificación de llamada Call-ID, De From y Para To. Los
mensajes con estos campos iguales pertenecerán al mismo diálogo. Uno de los
campos, es utilizado para ordenar los mensajes en un diálogo. De hecho el
también representa el número de transacción. Finalmente se puede decir que un
diálogo es una secuencia de transacciones que pertenecen a la misma sesión o
llamada SIP.14
13
H.323 versus SIP [En Línea] http://www.packetizer.com/ipmc/h323_vs_sip/ [citado en 10 de
marzo de 2011]
14 Laboratorio de VoIP [En Línea] http://www.voip.unam.mx/mediawiki/index.php/Protocolo_SIP
[Citado en 10 de marzo de 2011]
2. PROTOCOLO H323
La Recomendación ITU-T H.323 describe terminales y otras entidades que
proporcionan servicios de comunicaciones multimedia sobre redes basadas en
paquetes (PBN), las cuales no puede garantizar calidad de servicio. H.323 puede
proporcionar audio y video en tiempo real, y / o comunicaciones de datos.
El soporte para audio es obligatorio, mientras que los datos y video son
opcionales, pero también tiene la habilidad de utilizar un modo específico en
común de operación, para que todos los terminales que soporten ese mismo tipo
de medios puedan interactuar.
Al igual que con otros protocolos de comunicación de nivel de operador, H.323 es
un estándar publicado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Fue
aprobado por los gobiernos del mundo como el estándar internacional para voz,
vídeo y conferencia de datos, la definición de cómo los dispositivos tales como
ordenadores, teléfonos, teléfonos móviles, PDAs, teléfonos móviles, sistemas de
video conferencia, etc., los cuales traen una nueva experiencia de comunicación
para el usuario.
H.323 toma prestado tanto de los protocolos PSTN tradicionales y las normas
relacionadas con Internet. Al aprovechar tanto de conmutación de circuitos y
conmutación de paquetes estándares de protocolo, H.323 es capaz de integrar sin
problemas con la PSTN, mientras que al mismo tiempo enviar las comunicaciones
multimedia a través de medios como Internet.15
H.323 se originó a mediados de los años 90 como una extensión lógica de los
circuitos de conferencia multimedia, conmutación de trabajo que se realiza dentro
de la UIT-T. Debido a este patrimonio, H.323 interactúa bien con una base
instalada muy grande de equipos de videoconferencia. Sin embargo, H.323 fue
15
H.323 Forum [En linea] http://www.h323forum.org/standards/ [Citado en 1 de abril de 2011]
mucho más allá de ser una "extensión" de los protocolos anteriores. Esto trajo
consigo la capacidad de integrarse con Internet. Con H.323, los usuarios en
ubicaciones remotas son capaces de sostener una llamada de video y editar un
documento conjunto en tiempo real a través de Internet que utilizan sus equipos
personales. No sólo eso, sino H.323 permite a los usuarios personalizar sus
teléfonos o servicios de teléfono, los usuarios localizar, transferir una llamada, o
realizar cualquier número de otras tareas utilizando una interfaz HTTP entre el
cliente H.323 y un servidor en la red, abarcando plenamente el poder de Internet.
Desde el principio, los diseñadores de H.323 querían crear un protocolo que
sirviera como el protocolo de red de próxima generación. H.323 reduce
significativamente el costo de las comunicaciones y facilita la rápida creación de
nuevos tipos de servicios que nunca antes fueron posibles. Además, H.323
permite a los puntos finales realizar tareas que antes sólo eran posibles de
realizar en los servidores centralizados, las Estancias H.323 están lejos de la
tecnología antigua, modela e introduce un extremo inteligente capaz de iniciar y
recibir llamadas sin la dependencia de los elementos de red. Sin embargo,
reconoce las exigencias de negocio para el control centralizado en el proveedor de
servicio y los mercados de las empresas, H.323 también permite un control
centralizado sobre el punto final. El nivel o grado en que una compañía o empresa
permita ejercer el control, será propio dentro de la organización.
H.323 impulsa la funcionalidad de control de llamada hasta el punto final, sin dejar
de ofrecer el servicio, con la opción de controlar cada aspecto de una llamada. En
la red tradicional de conmutación de circuitos, centraliza los para realizar todas las
funciones de control de llamadas. En algunos casos todo el trafico transita sobre
una red troncal y no es necesario de los servidores, pero si se desea controlar
cuidadosamente el uso del teléfono, o la habilitación de algunos servicios
adicionales, realizar la interceptación legal, detección de números de teléfono o
ocultar la identidad de la persona que llama, H.323 proporciona la flexibilidad de
un control centralizado y descentralizado.16
16
H.323 Information Site [En Linea] http://www.packetizer.com/ipmc/h323/ [Citado en 8 de abril de
2011]
2.1 Arquitectura
Los sistemas basados en señalización H.323 giran en torno a cuatro tipos de
componentes principales: terminales, pasarelas, gatekeepers y unidades de
control multipunto.
H.323 establece los estándares para la compresión y descompresión de audio y
vídeo, asegurando que los equipos de distintos fabricantes se intercomuniquen.
Así, los usuarios no se tienen que preocupar de cómo el equipo receptor actúa,
siempre y cuando cumpla este estándar. Por ejemplo, la gestión del ancho de
banda disponible para evitar que la LAN se colapse con la comunicación de audio
y vídeo también está contemplada en el estándar, esto se realiza limitando el
número de conexiones simultáneas.
También la norma H.323 hace uso de los procedimientos de señalización de los
canales lógicos contenidos en la norma H.245, en los que el contenido de cada
uno de los canales se define cuando se abre. Estos procedimientos se
proporcionan para fijar las prestaciones del emisor y receptor, el establecimiento
de la llamada, intercambio de información, terminación de la llamada y como se
codifica y decodifica. Por ejemplo, cuando se origina una llamada telefónica sobre
Internet, los dos terminales deben negociar cual de los dos ejerce el control, de
manera tal que sólo uno de ellos origine los mensajes especiales de control. Un
punto importante es que se deben determinar las capacidades de los sistemas, de
forma que no se permita la transmisión de datos si no pueden ser gestionados por
el receptor.17
Como se ha visto, este estándar define un amplio conjunto de características y
funciones, algunas son necesarias y otras opcionales. Los mensajes H.323 siguen
un esquema de codificación binaria, especificada mediante sintaxis ASN.1 y reglas
de codificación de paquetes. Pero el H.323 define mucho más que las funciones,
este estándar define los siguientes componentes más relevantes:
17
VoIp foro H.323 Protocolo VoIp [En linea] http://www.voipforo.com/H323/H323objetivo.php
[citado en 15 de abril de 2011]
Terminal
Gateway
Gatekeeper
Unidad de Control Multipunto
Controlador Multipunto
Procesador Multipunto
Proxy H.323
2.2 Terminal
Una terminal H.323 es un dispositivo que se encuentra al extremo de la red, el
cual tiene la función de proporcionar comunicaciones bidireccionales en tiempo
real con otra terminal H.323, Gateway o unidad de control multipunto (MCU). La
comunicación que existe entre estos consta de señales de control, indicaciones,
audio, imagen en color en movimiento y /o datos entre las dos terminales.
Conforme a la especificación, un terminal H.323 puede proporcionar sólo voz, voz
y datos, voz y vídeo, o voz, datos y vídeo.
Por lo general la terminal receptora se encarga de incluir el retardo necesario en
las tramas para obtener una buena sincronización. Por ejemplo en el caso cuando
se presenta un retardo en las tramas de audio para mantener la sincronización con
las tramas de vídeo. Una terminal H.323 tiene las siguientes características: 18
Interfaz de usuario: monitores, cámaras, micrófonos, aplicaciones de datos
Códec de audio y los de vídeo pueden ser opcionales.
Canal de datos.
Unidad de control que es la encargada de gestionar los protocolos RAS,
H.245 y H.225.
Capa H.225 para definición de mensajes.
Interfaz con la red por paquete
18
Protocolo H.323 [En Linea] http://voip.megawan.com.ar/doku.php/h323 [Citado en 22 de abril de
2011]
2.3 Gateway
Los Gateways o pasarelas, proporcionan la interconexión en ambos sentidos en
tiempo real de las terminales H.323 de la red de paquetes y otros terminales con la
Red Pública de Telefonía Conmutada (PSTN) ó Red Digital de Servicios
Integrados (ISDN) o bien sea con otro Gateway.
Si bien la integración entre la red conmutada de telefonía (PSTN) y la red de
conmutación de paquetes es sencilla a niveles básicos (conexiones vía modem,
telefonía entre equipo y equipo), no sucede lo mismo cuando se trata de
integración a gran escala como lo son funcionalidades, servicios asociados, etc.
Para poder obtener la integración anteriormente mencionada se deben modificar
varios componentes en ambas redes para que esta sea a gran escala. Por
ejemplo las redes IP e Internet deben adoptar una o varias maneras de que las
comunicaciones de VoIP sean un servicio confiable y de calidad adecuada,
mientras que la PSTN debe mejorar la forma en que permita el acceso a sus
servicios al protocolo IP. El punto esta donde comienza y termina la
responsabilidad de una u otra red, es donde se deben centralizar los mayores
esfuerzos para ajustar el mundo IP con el mundo PSTN y es el Gateway de
telefonía IP, el dispositivo encargado de dicha integración.
Por consiguiente la función del Gateway, es convertir la señal de voz del teléfono
analógico convencional en datos digitales y enviarlos a través de la red IP hacia
otro Gateway donde se reconstruirá la señal analógica y será enviada al teléfono
del abonado de llamada.19
Las principales funciones del Gateway son:
Destination lookup
Ip Connection Management
19
Packet – based multimedia communications [En linea] http://www.itu.int/rec/T-REC-H.323/e
[Citado en 29 de abril de 2011]
Compression/Digitization
Ip Packetization and Transport
Advanced IP/PSTN Signaling
Authorization Access Accounting
2.4 Destination lookup
Típicamente un Gateway recibe el número de teléfono al cual se quiere llamar en
forma de tonos multifrecuentes (DTMF), generados por el aparato telefónico.
El Gateway debe ser capaz de asociar el número digitado con la dirección IP de
otro Gateway el cual esté listo para terminar su parte del proceso en la llamada y
conectar con el número digitado a través de la PSTN.
2.5 IP Connection Management
Después que el Gateway almacena el extremo al cual se está llamando, el
Gateway debe realizar una conexión de VoIP con el Gateway destino sobre la cual
se transportaran los paquetes de voz. El Gateway en colaboración con el
Gatekeeper si existe, podrá utilizar diferentes protocolos para establecer,
mantener y finalizar la llamada.
La administración de la conexión es mucho más compleja debido a esto el
estándar H.323 como el SIP, se complementan con otros estándares para
completar la familia de funciones que deben brindar para poder realizar una
llamada. Dentro de estas funciones se encuentra el intercambio de capacidades,
negociación de los esquemas de compresión y digitalización de la voz.
2.6 Compression/Digitization
Una de las funciones más importantes de un Gateway es la conversión de la voz
de señal analógica o de la señal digital (PCM) a un flujo de bits de baja velocidad.
Para poder obtener flujos de datos entre 24 y 5.3 Kbps se requiere de mucha
capacidad de procesamiento por parte del procesador del Gateway. Esto se logra
gracias a la gran variedad de códec de audio, basados en DSP (digital signal
processor).
2.7 IP Packetization and Transport
Después de convertir la voz en un flujo de bits a baja velocidad, se debe transmitir
a través de la red de tal forma que la calidad sea similar a la que se obtiene en la
PSTN.
Existen varios procedimientos y protocolos que permiten que la red de
conmutación de paquetes mantenga un cierto nivel de calidad de la voz tal como
sucede en la red de conmutación de circuitos.
El método más importante está asociado a la temporización. Tanto en el Gateway
H.323 como el SIP, emplean el Real-Time Protocol (RTP) de la IETF, para
permitirle al Gateway destino reconstruir el flujo de audio entrante con el Timing
intacto, compensando los retardos inherentes a la red de conmutación de
paquetes.
2.8 Advcanced IP/PSTN Signaling
La PSTN ha tenido una evolución a través de los años, desde una simple conexión
manual a una red de conmutación de circuitos para el transporte de voz desde una
localidad a otra, y con esto un gran cantidad de servicios como lo es, números
portables, transferencia de llamadas, llamada en espera, etc. Para poder brindar
estos servicios se ha dependido en gran parte de la construcción de redes de
señalización independientes integradas pero separadas de las redes del
transporte de voz (CAS, señalización de canal asociado). Esta se basa en él un
protocolo de alta confiabilidad basado en paquetes llamado sistema de
señalización 7 (SS7).20
En una red completamente integrada, el Gateway origen debe ser capaz de usar
la red de señalización 7 como si el fuese un conmutador de la PSTN.
Se debate acerca de cuál es la mejor forma de lograr una verdadera integración
entre SS7 y los Gateway y Gatekeepers de VoIP. El foco de los debates se centra
en dos protocolos: el Media Gateway Control Protocol (MGCP) de la IETF y en
protocolo de la ITU-T conocido como H.GCP (GCP, Gateway Control Protocol).
Ambos protocolos apuntan a que los Gateway de VoIP se presenten para la red
SS7 como un conmutador de voz tradicional el cual transporte las directivas
recibidas de los puntos de los SCP (Service Control Points). MGCP es visto como
el protocolo a ser integrado en la mayoría de los fabricantes de Gateway.
2.9 Authorization Access Accounting
Además de brindar conectividad a los usuarios, los conmutadores de la PSTN son
responsables de la seguridad, control de acceso y contabilización.
Para alcanzar una completa integración de la tecnología de VoIP en el entorno de
los proveedores de servicio, se necesita que el servicio de VoIP sea facturable de
forma similar a los sistemas de facturación aplicados en la PSTN. Es decir que el
cliente pueda recibir una factura con el detalle de cada llamada (día, hora,
duración, número llamado, etc.). Actualmente existe el (CDR, call detail record) el
cual es el responsable de generar un registro de la llamada y enviarlo al centro de
facturación donde es acumulado por un período de tiempo.
20
ITU-T Recomemmetations advanced [En Linea]
http://www.itu.int/itut/recommendations/rec.aspx?rec=H.323 [Citado en 6 de mayo de 2011]
Para realizar la actividad anteriormente descrita en una red de VoIP, el gateway
(router, servidores de acceso, ó gatekeeper el cual asiste al proceso de conexión)
debe ser capaz de brindar al proveedor de servicios de red, los mismos servicios
que los conmutadores de voz de la PSTN. La metodología a utilizar depende del
modelo de facturación utilizado por el proveedor de servicios, y la forma en que
decida ofrecer los mismos. Por ejemplo el servicio de voz sobre IP se puede
ofrecer en una modalidad de pre-pago o post-pago. El pre-pago se puede
implementar mediante la compra de tarjetas en locales comerciales o asignando
nuevos cómputos a través de la web utilizando un browser e ingresando la tarjeta
de crédito. En la modalidad de post-pago se establece un vínculo contractual entre
el proveedor y el usuario, existiendo la posibilidad de realizar el pago
mensualmente a través del sistema de débito bancario, tarjeta de crédito vía web o
en efectivo.
Un Gateway debe compartir ciertas características con otro Gateway, sin importar
el tamaño de la red sus funciones son similares dentro de la red a la que prestan
sus servicios. Los componentes que hacen a un Gateway de VoIP son:
DSP (digital signal processors)
Puertos
Interfaces y ranuras para hardware
Configuración de software
Sistema de reportes
Sistema operativo
Soporte de protocolos
Seguridad
2.10 Gatekeepers
Un Gatekeeper puede ser considerado el cerebro de la red H.323. Es el punto
focal para todas las llamadas dentro de la red H.323. A pesar de que estos no son
un requerimiento obligatorio dentro de una red con sistema H.323 pero en
sistemas de tamaño significativo existe la necesidad de centralizar la
administración del control de llamadas, debido que los Gatekeeper ofrecen
servicios importantes, como lo son la traducción de direcciones, autorización y
autenticación de terminales y puertas de enlace, gestión de ancho de banda,
contabilidad, facturación y cobro. Los Gatekeepers también pueden proporcionar
servicios de enrutamiento de llamadas. Las funciones del Gatekeeper son:21
Address translation.
Admissions control.
Bandwidth management.
Zone management`
Call signaling
Es primordial tener en cuenta que el gatekeeper es un componente optativo dentro
del sistema H.323, y que los procedimientos de señalización definidos en las
recomendaciones H.225 y H.245 han sido diseñados para funcionar con y sin el
gatekeeper. Los sistemas que no tienen gatekeepers permiten a los puntos
extremos realizar la señalización ente ellos directamente, poniendo la
responsabilidad de las funciones de administración y control que provee el
gatekeeper en los propios puntos extremos.
Para que un gatekeeper pueda administrar un terminal o Gateway, este como
primera medida se debe registrar en su propia base de datos y anotar su dirección
IP o alias, adicional de otro tipo de información, como por ejemplo los limites de
ancho de banda del canal y el espacio necesario para que el gatekeeper pueda
actuar por el punto extremo. Este registro se puede realizar en forma manual a
través de archivos de configuración de gatekeepers o mediante los procedimientos
H.323 de registro y descubrimiento de gatekeepers.
21
Audiovisual And Multimedia System [En Linea] http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-t/rec/h/T-REC-
H.323-199909-S!!SUM-HTM-S.htm [Citado 13 de mayo de 2011]
2.11 Controlador Multipunto (MC)
Este controlador brinda funciones de control para respaldar conferencias entre tres
o más puntos extremos de una conferencia multipunto. El MC realiza el
intercambio de capacidades con cada uno de los puntos extremos de una
conferencia multipunto y adicionalmente envía un conjunto de capacidades a los
puntos extremos de la conferencia evidenciando los modos de funcionamiento en
los que pueden transmitir. El MC logra revisar el conjunto de capacidades que
envía a los terminales como resultado de la incorporación de terminales a la
conferencia o el abandono de terminales de la misma, por distintos motivos.
Asimismo, el MC establece el modo de comunicación seleccionado SCM,
(selected communication mode) para la conferencia. El SCM puede ser general
para todos los puntos extremos de la conferencia o, de manera alterna, algunos de
ellos pueden tener un SCM distinto de los otros puntos extremos.
Como parte del establecimiento de una conferencia multipunto, un punto extremo
quedará conectado a un MC en su canal de control H.245. La conexión puede
producirse:
Vía una conexión explícita con una MCU;
Vía una conexión implícita al MC dentro de un Gatekeeper;
Vía una conexión implícita al MC dentro de otro terminal o Gateway de la
conferencia multipunto;
Vía una conexión implícita a través de un Gatekeeper a una MCU.
El modo de conferencia por ejemplo, (descentralizada o centralizada) se origina
después de la conexión con el MC mediante la señalización H.245. Dicha elección
puede verse limitada por la capacidad de los puntos extremos o del MC.
Un MC ubicado dentro de un terminal no se puede llamar. Puede ser incluido en la
llamada para procesar la señalización H.245 de soporte de las conferencias
multipunto. En este caso, existe la posibilidad que no haya ninguna diferencia
entre el MC y la función de control H.245 del terminal. 22
Un MC se encuentra ubicado junto con el Gatekeeper y existe la posibilidad que
pueda ser llamado, no obstante, una MCU ubicado junto con Gatekeeper sí tiene
esta posibilidad. Una MCU ubicada con un Gatekeeper puede funcionar como una
MCU independiente. Un MC ubicado con un Gatekeeper puede ser utilizado para
mantener conferencias multipunto, cuando el Gatekeeper reciba los canales de
control H.245 desde los puntos extremos. Asimismo, el Gatekeeper puede
encaminar los canales de control H.245 al MC al comienzo de la llamada o cuando
la conferencia se convierta en conferencia multipunto.
Una MCU contiene siempre un MC. La MCU el cual se puede llamar y el MC
procesa el canal de control H.245 proveniente de todos los demás puntos
extremos.
Cuando dos o más puntos extremos participen en una conferencia, utilizarán el
procedimiento de resolución principal subordinado de la Recomendación H.245
para determinar qué MC controlará la conferencia.
2.12 Procesador Multipunto (MP)
Este procesador es el encargado de recibir todas las hileras de audio, video y
datos de todos los dispositivos finales, que intervienen en una conferencia
multipunto y a su vez devolver estas mismas hileras a cada uno de los puntos
finales.
22
Audiovisual And Multimedia System [En Linea] http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-t/rec/h/T-REC-H.323-199909-S!!SUM-HTM-S.htm
Un MP el cual procese audio tendrá la responsabilidad de disponer N salidas de
audio a partir de M entradas de audio conmutado, combinando o mezclando estas
dos cosas. Para realizar una mezcla de audio se necesita la decodificación del
audio de entrada en señales lineales o analógicas, generando una combinación
lineal de las señales y recodificando estas señales en formato de audio adecuado.
El MP puede eliminar o atenuar ciertas de las señales de entrada para reducir el
ruido y otras señales las cuales no se desean. Cada salida de audio consigue
tener otra mezcla de señales de entrada posibilita así las conversaciones
privadas.
Una propia MCU mantiene conferencias multipunto centralizadas, la cual está
constituida por un MC y un MP de audio, vídeo y datos. Una MCU también soporta
conferencias multipunto descentralizadas, que a su vez también está constituida
por un MC y un MP de datos.2324
23
Audiovisual And Multimedia System [En Linea] http://www.itu.int/dms_pubrec/itu-t/rec/h/T-REC-
H.323-199909-S!!SUM-HTM-S.htm [Citado 13 de mayo de 2011]
24 ITU Work [En Línea] http://www.itu.int/ITU-T/workprog/wp_item.aspx?isn=6161 [Citado en 20 de
mayo de 2011]
3. MEGACO
El protocolo Megaco o H.248, Media Gateway Control Protocol, está dedicado para el control de elementos de una puerta de enlace físico descompuesto multimedia, que permite la separación de control de llamadas de la conversión de los medios de comunicación. El Media Gateway Control Protocol (MEGACO) es el resultado de los esfuerzos conjuntos de la IETF y el Estudio del UIT-T 16. Por lo tanto, el IETF define Megaco es el mismo que H.248 Recomendación UIT-T.25 El modelo de conexión del protocolo MEGACO es un modelo orientado objetos. El cual describe las entidades lógicas u objetos dentro del “Media Gateway” o MGW que pueden ser controladas por el “Media Gateway Controller” o MGC. Los MSC-Server y GMSC-Server corresponden a MGCs. El CS-MGW equivale a un MGW. Las trascendentales abstracciones utilizadas en este modelo de conexión son las terminaciones (termination) así como los contextos (context).26
Ilustración 4 Arquitectura de MEGACO
25
http://www.itu.int/rec/T-REC-H.248.1-200203-S/en
26 http://datatracker.ietf.org/wg/megaco/charter/
La descomposición de la arquitectura Gateway está distribuida sobre la
funcionalidad del control de llamadas y la funcionalidad de procesamiento de
medios de comunicación a través de los diferentes elementos que intervienen en
la red. En consecuencia, surge la necesidad de un protocolo de control entre las
entidades, que permitan el control de llamadas para configurar las conexiones de
los medios de comunicación y las propiedades basadas en los requerimientos de
la llamada. 2728
El modelo de conexión para el protocolo describe las entidades lógicas,
u objetos, en el Media Gateway que pueden ser controlados por el
Media Gateway Controller. Las abstracciones principales utilizados en la
modelo de conexión son las terminaciones y contextos.2930
Un contexto es una asociación entre un conjunto de terminaciones.
Existe un tipo especial de contexto, el contexto nulo, que contiene
Todas las terminaciones que no están asociados a ninguna otra terminación.
Para la instancia en un Gateway de acceso descompuesto, todas las líneas de
espera son representadas por las terminaciones en el contexto nulo.3132
4. SS7
27
http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/SIP+and+MGCP+Megaco 28
http://www.networksorcery.com/enp/rfc/rfc3525.txt 29
http://www.faqs.org/rfcs/rfc3015.html
30 http://www.recursosvoip.com/protocolos/megaco.php
31 http://www.javvin.com/protocolMegaco.html
32 http://www.networksorcery.com/enp/rfc/rfc3525.txt
SS7 es un protocolo que tiene ventajas como lo son la Robustez, señalización
estandarizada, confiabilidad, flexibilidad, capacidad de interconexión y también
ofrece la posibilidad de evolucionar; dejando así el soporte para nuevos y
variados servicios. Este protocolo está basado en una capacidad común para el
transporte de señalización, llamada la parte de transferencia de mensaje (MTP) y
la parte de usuario ISDN, MTP y la parte de control de señalización de conexión
(SCCP) forman la parte de los servicios de red (NSP), los cuales realizan las
funciones que corresponden a las 3 primeras capas del modelo OSI. El MTP
interpreta un sistema de transferencia de mensajes, el cual permite transmitir
información de señalización por medio de la red hacia el punto de destino.33 Este
componente está constituido por tres niveles:
Nivel 1: enlace de datos de señalización
Nivel 2: enlace de señalización
Nivel 3: red de señalización.
SCCP fue agregado en el año 1984, extendiendo así los servicios de la MTP para
poder alcanzar el equivalente funcional del modelo OSI en nivel tres y así
simplificar el transporte de mensaje orientado a conexión y el de sin conexión
(datagrama). La estructura de SSCP está conformada por cuatro bloques
funcionales: orientado a conexión, control sin conexión, de gestión y
enrutamiento. TCAP (Transaction Capabilities Application Part) proporciona un
mecanismo para aplicaciones orientadas a transacciones. Hace referencia al
conjunto de protocolos y funciones utilizadas por las aplicaciones distribuidas en
una misma red, este se compone de dos subcapas: la de componente (CSL) y la
de transacción (TSL). La parte ISP representa el conjunto de funciones
suministradas por las capas de transporte, sesión y presentación del modelo OSI e
incluye estos servicios para que sean solicitados en aplicaciones futuras. La parte
de operación, mantenimiento y administración (OMAP) proporciona los protocolos
de aplicación para monitorear, coordinar y controlar los recursos de la red que
hacen posible las comunicaciones sobre SS7.34 Los componentes fundamentales
del sistema de señalización SS7 son los puntos de señalización (SP) y de enlaces
33
Q.700: Introduction to CCITT Signalling System No. 7 [En Línea] http://www.itu.int/rec/T-REC-
Q.700-199303-I/e [Citado el 10 de Julio de 2010]
34 SS7 (Signaling System 7) [En Línea] http://www.tech-faq.com/ss7.html [Citado el 13 de Julio de
2011]
que unen a los puntos (SL). Con este sistema se pueden usar varios modos de
señalización: modo asociado y casi asociado.35
El sistema SS7 se ha desarrollado para satisfacer las necesidades de datos como
de voz, admitiendo una extensa gama de conexiones, incluyendo el modo
paquete, el modo circuito, ATM y Frame Relay. Asimismo permite toda la gama de
servicios suplementarios.36 Los canales dedicados a señalización de control hacen
más factible la modificación de las características de una llamada durante su fase
de comunicación y permiten la separación de la parte de conmutación de la parte
de control. Resumidamente, SS7 es un protocolo que tiene beneficios
significativos representados por:
Señalización estándar por canal común
Flexibilidad
Robustez y confiabilidad
Probabilidad de evolución
Capacidad de interconexión
Soporte para nuevos servicios.
Por lo anterior se describirá la arquitectura del SS7 y su relación con el Modelo de
Referencia OSI, basado en una capacidad común para el transporte de
señalización, llamada la parte de transferencia de mensaje MTP (Message
Transfer Part) y de las partes de usuarios, así como la parte de usuario ISDN.
MTP y la parte de control de señalización de conexión SCCP (Signalling
Connection Control Part) forman la parte de los servicios de red NSP (Network
Services Part), las cuales realizan las funciones correspondientes a las primeras 3
capas del modelo OSI.
35
SS7 Mobile in a Minute [En Línea] http://www.mobilein.com/ss7.htm [Citado el 13 de Julio de
2011]
36 Protocolo de señalizacion numero 7 [En línea] http://voip.megawan.com.ar/doku.php/ss7 [Citado
el 13 de julio de 2011]
4.1 (MTP) Parte de transferencia de mensajes
Un enlace de datos de señalización es un trayecto de transmisión bidireccional
para la señalización, el cual está conformado por dos canales de datos que
funcionan simultáneamente en sentido opuesto de la transmisión de datos a la
misma velocidad. Esta parte constituye el nivel más bajo en la jerarquía funcional
del protocolo de Señalización 7. Este representa un sistema de transferencia de
mensajes, el cual admite transmitir información de señalización por medio de la
red hacia el punto final. El objetivo global de MTP es facilitar la transferencia y la
entrega confiable de la información de señalización por medio de la red de
señalización, tomando así las acciones necesarias respondiendo a las fallas o a la
congestión que esta pueda presentar. 37
4.2 Función a nivel de enlace de datos de señalización Un enlace de datos es una ruta de transmisión bidireccional para señalización, que
radica de dos canales de datos operando simultáneamente en direcciones
inversas a la velocidad de transmisión. Esta función desempeña a cabalidad la
definición del modelo OSI en la capa física nivel uno y puede ser de tipo analógico
o digital. Los enlaces de tipo digital están conformados por canales de transmisión
digital y los equipos terminales, que poseen una interfaz para terminales de
señalización. Los canales de transmisión digital se derivan de un flujo digital
múltiplex, el cual está constituido por una estructura de trama tipo PCM, o de
circuitos de datos. Los enlaces analógicos están compuestos de canales de
transmisión analógicos a frecuencia vocal. Para los digitales la velocidad que se
recomienda de acuerdo a los estándares ANSI, es de 56 kb/s y de acuerdo a la
recomendación de la CCITT, es de 64 kb/s. Para estos enlaces también se puede
recurrir a velocidades más bajas, pero se tiene que tener en cuenta los requisitos
de retardo del mensaje relativo a las partes de usuario.
37
Signalling System #7 (SS7) [En Linea] http://www.telecomspace.com/ss7.html [Citado el 16 de
Julio de 2011]
4.3 Función a nivel de enlace de señalización Las funciones que están agrupadas en este nivel corresponden a la capa dos del
modelo OSI y son las encargadas de controlar la trasferencia segura de mensajes
de señalización en un enlace, sucede entre dos puntos que estén unidos
directamente. Los mensajes de este tipo son de longitud variable y son
denominados unidades de señal. Existen tres tipos de unidades, que se
diferencian debido a un campo indicador de la longitud del mensaje, designado
unidad de mensaje de señalización, señal de unidad de estado de enlace y la
unidad de llenado de señal. En el nivel de enlace las funciones tienen una gran
semejanza con protocolos de transmisión de datos orientados a bits, los cuales
son usados en las redes de computadores, pero existen algunas diferencias
significativas, debido a las necesidades propias de la señalización en las
telecomunicaciones (perdida de paquetes, mensajes fuera de secuencia, retardos
desproporcionados, etc.), lo cual se requiere que la red acuda prontamente a
eventos como lo son fallas del sistema y de componentes. Para abrir y cerrar las
unidades de señal se usa un Flag de 8 bits y para la detección de errores se usa el
control de redundancia cíclico el cual se basa en el polinomio generador de 16
bits. No obstante, cuando no hay nada que transmitir, se envían unidades de
relleno, en cambio de un Flag, tal cual como se hace en otros protocolos, el motivo
de esto es facilitar un método estable de monitoreo de errores, de tal manera que
los enlaces con fallas se detecten rápidamente y sean puestos fuera de servicio. 38
4.4 Función de red de señalización Este conjunto de funciones corresponde al nivel tres de la capa del modelo OSI
se encarga de la transferencia de mensajes entre cada punto de señalización que
a su vez son nodos de la red de señalización. Este conjunto de funciones alcanzan
a ser divididas en dos categorías: gestión de la red de señalización y manejo de
mensajes de señalización. La primera admite la reconfiguración de la red de
señalización si ocurren fallas de los puntos de señalización o de los enlaces,
realiza un control del tráfico en caso de bloqueo o congestión. La segunda
generara el enrutamiento, la discriminación, y la distribución de los mensajes. La
38
SS7 Tutorial [En línea] http://www.pt.com/page/tutorials/ss7-tutorial [Citado el 18 de julio de
2011]
finalidad es que, cuando suceda una falla, se genere la reconfiguración de tal
forma que no exista perdida de los mensajes o se dupliquen o bien que sean
puestos en secuencia errada y los retardos de los mensajes no se forjen
excesivos.
4.5 (SCCP) Parte de control de conexión de señalización
Esta parte debería pertenecer al nivel cuatro debido a que está por encima de
MTP, pero en realidad hace parte de la capa tres, todo esto debido a que MTP por
si solo en ocasiones no logra proveer el completo conjunto de funciones y
servicios descritos en las capas inferiores. Lo anterior se debe a que MTP fue
desarrollado previamente a SSCP y fue creado para las exigencias en tiempo real
de aplicaciones telefónicas, pero consecutivamente se evidencio que había otras
aplicaciones que requerían servicios adicionales, se necesitaban capacidades del
modelo OSI completo, como los eran: transferencia de mensajes orientados a
conexión y capacidad de direccionamiento aumentada. SCCP fue hecho para
suplir esta necesidad. La estructura que da como resultado de la división de las
funciones de red entre MPT a nivel 3 y SCCP, posee mejorías en el alcance que
los servicios SCCP se pueden utilizar sólo cuando sea necesario, admitiendo que
el MTP atienda las necesidades de las aplicaciones que emplean la transferencia
de mensajes sin conexión con capacidad de almacenamiento limitada. 39
SCCP fue diseñado con el propósito de ampliar los servicios de la MTP para lograr
alcanzar la funcionalidad de la capa de red del modelo OSI y asi facilitar el
transporte de mensajes orientados a conexión. La estructura de SSCP esta
conformado por cuatro bloques funcionales. El orientado a conexión regula el
establecimiento y finalización de circuitos de señalización además de facilitar la
transferencia de los datos de conexión de señalización. El de control sin conexión
provee la transferencia de unidades de datos de tipo sin conexión. El de gestión
facilita contenidos por encima de MTP para administrar la congestión y fallas. Por
último, el bloque de enrutamiento captura los mensajes recibidos de MTP y otros
bloques funcionales y los envía al MPT el cual está debajo del otro bloque
funcional. SCCP suministra capacidades extensas de direccionamiento para
39
SS7 Protocol Suite [En Línea] http://www.protocols.com/pbook/ss7.htm [Citado el 20 de julio de
2011]
enrutar mensajes dentro de la red SS7 y su posterior distribución dentro de un
nodo de la red. Una de estas capacidades es la función de traducción que
convierte una dirección llamada Titulo Global, que es un número especial, en otra
dirección que la red de señalización utiliza para enrutar el mensaje.
4.6 (TCAP) Parte de aplicación de capacidades de transacción
TCAP fue implantada después de la SCCP y provee un mecanismo para las
aplicaciones orientadas a transacciones en cambio de las orientadas a
transacciones. La capacidad de transacciones hace referencia al conjunto de
protocolos y funciones empleados por aplicaciones distribuidas en una red, con el
propósito de comunicar una con otra. TC (Transaction Capabilities) hace
referencia a los protocolos de aplicación, además de los servicios y protocolos que
los soportan. Para las aplicaciones desarrolladas en el momento, TCAP usa
directamente los servicios de SCCP, que a su vez usa los servicios de MTP,
mientras que las capas de nivel superior son nulas. Fundamentalmente TCAP
permite a un conjunto de herramientas, en un entorno sin conexión, para ser
utilizado en alguna aplicación desde un nodo el cual invoca la ejecución de un
procedimiento en otro nodo para intercambiar los resultados. Como tal, incluye
protocolos y servicios para efectuar operaciones remotas y está estrechamente
relacionado con el protocolo de operación remota del modelo OSI. Las
aplicaciones distribuidas que utilizan TCAP pueden residir en las bases de datos
como en las centrales. El principal uso de TCAP en las redes sirve para activar
procedimientos remotos que poseen las redes inteligentes. TCAP proporciona
procedimientos para aplicaciones intensas que funcionan en tiempo real de la
forma interrogación respuesta. 40
Las aplicaciones de TCAP pueden ser interactivas las cuales consisten en
transacciones transitorias donde el retardo se obliga a ser evitado, por lo que se
usa el modo sin conexión, o de lote que involucran el movimiento de grandes
volúmenes de datos y usando el modo de conexión.
4.7 (ISP) Parte intermedia de servicios
40
Conmutación de Paquetes protocolos IP [En línea] http://www.zator.com/Internet/A3_1.htm
[Citado el 22 de julio de 2011]
La parte ISP no está ciertamente precisada, y como resultado, no está relacionada
en el SS7, pero habitualmente acepta que represente al conjunto de funciones
proporcionadas por las capas de transporte, sesión y presentación del modelo OSI
la cual se incluye en el SS7 para el caso de que tales servicios sean necesitados a
futuro. Por consiguiente simplemente pretende disponer de un sitio reservado para
la inserción futura de protocolos apropiados, cuando los servicios las capas
anteriormente mencionadas sean necesarios para aplicaciones SCCP.
4.8 (OMAP) La parte de operación, mantenimiento y administración
Esta parte permite a los protocolos de aplicación coordinar controlar y monitorear,
los recursos de la red que hacen viables las comunicaciones fundamentadas en el
SS7. OMAP es un ejemplo de un usuario de TCAP, esto es un ASE (Application
Service Element), a nivel de capas del modelo OSI, y suministra las funciones de
mantenimiento y administración de la red SS7. Está cimentado en el modelo OSI,
pero por el momento sus estándares están limitados a algunas funciones
específicas, tales como la prueba de verificación de un válido enrutamiento MTP a
través de la prueba MRTV y de la validez de un circuito a través de la prueba
CVT.41
4.9 Las partes del usuario
Estas partes proporcionan las funciones necesarias para la utilización de las capas
bajas como lo es la MTP por parte de un usuario. La parte de usuario ISDN,
llamada ISDN-UP (ISDN-User Part), o ISUP, es un protocolo el cual está orientado
a mensaje, determinado para proporcionar el control de llamadas. Provee las
funciones de señalización que son ineludibles para acceder a los servicios de
soportes básicos y los servicios suplementarios en el cual intervienen aplicaciones
en el ambiente ISDN. La parte de ISUP no mantiene la estructura de la capa de
aplicación OSI. Este término está mal determinado debido a que no se refiere al
41
Conmutación, Red Inteligente y Servicios Convergente SS7 [En línea] http://www.pucp.edu.pe/
puntoedu/index.php?option=com_content&task=view&id=2466 [Citado el 22 de Julio de 2011]
usuario ISDN, sino que ISUP es un usuario de las capas bajas del protocolo SS7.
Otros usuarios de MTP son SCCP y TCAP.
Los posibles servicios con ISUP incluyen servicios portadores básicos y una
variedad de servicios suplementarios. ISUP utiliza algunas de las ventajas de MTP
para el envió seguro de mensajes de señalización entre centrales. Además toma
a SCCP para lo consiguiente con la señalización de extremo a extremo. Conforme
con el modelo OSI, para alcanzar el intercambio de información entre ISUP y MTP
este se lleva a cabo por el uso de parámetros transportados por primitivas de
servicio intercapa. En ISUP los mensajes poseen longitudes variables, hasta 272
octetos de bytes, los cuales tienen una etiqueta de enrutamiento que permite
saber cuál es el origen y destino del mensaje, denominado código de identificación
del circuito 42
El servicio básico ofrecido por ISDN-UP es el control de conexiones con
conmutación de circuito entre las centrales de los subscritores. La señalización de
acceso del usuario de la red se realiza por medio del protocolo DSS1 (Q.931)
sobre el canal D. Los servicios suplementarios incluyen señalización de usuario a
usuario, grupo cerrado de usuarios, identificación del usuario, redireccionamiento
de llamadas, etc. Los mensajes ISDN-UP para tales servicios se transfieren ya sea
por el método de enlace a enlace basándose en MTP o por el método de extremo
a extremo basándose en SCCP. 43
42
SS7 Protocol Overview [En Línea] http://fengnet.com/book/voip/ch04lev1sec2.html [Citado el 22
de Julio de 2011]
43 SS7 Overview [En Linea] http://www.techfest.com/networking/wan/ss7.htm [Citado el 22 de Julio
de 2011]
5. ANÁLISIS DE LOS PROTOCOLOS
De acuerdo a las bases teóricas evidenciadas en este documento se denota que uno de los protocolos que se ajusta más fácil a las organizaciones que inician la incursión de esta tecnología, afirmando a SIP como una infraestructura tecnológica que permitirá abarcar comunicaciones unificadas basadas sobre el protocolo IP. Esta infraestructura incorporará soluciones de localización y movilidad. Estas funciones están integradas con el proveedor de servicios, proporcionando así un conjunto de herramientas que permite ampliar el alcance de los servicios. Por lo anterior la integración de estos componentes se beneficiará de servicios de comunicaciones más flexibles para aumentar la productividad, abrir posibilidades de integración de soluciones de comunicación con aplicaciones comerciales y permitir que el cliente indique por sí mismo sus preferencias. Cuando los clientes tengan puntos finales habilitados para SIP, los proveedores de servicios podrán ofrecer a los clientes un amplio conjunto de aplicaciones que en la actualidad el proveedor posee en sus redes.
Los operadores (de móvil y fijo) también están implantando SIP dentro de su estrategia de convergencia, aprovechando de este modo la escalabilidad y interoperabilidad que nos proporciona el protocolo SIP.
A continuación se describirán cada una de las principales características del protocolo SIP teniendo en cuenta sus ventajas y desventajas frente a los demás protocolos. El protocolo SIP se comporta de manera transparente, admitiendo así el mapeo de nombres y la redirección de servicios permitiendo así la implementación de las redes inteligentes.
Para lograr la integración de los servicios de una red inteligente el protocolo SIP acondiciona distintas funciones las cuales se muestran a continuación:
Características SIP
SIP proporciona soporte para la movilidad localización
Permite la negociación de parámetros
Disponibilidad del usuario
Establecimiento y mantenimiento de sesiones
En conclusión, el protocolo SIP permite la interacción entre cada uno de los dispositivos, lo cual se obtiene con distintos tipos de mensajes propietarios del protocolo. Estos mensajes suministran capacidades para realizar el registrar o invitar un usuario a una sesión, negociando los parámetros de una sesión, para lograr establecer una comunicación entre dos a más terminales y su respectiva finalización.
Definitivamente, se denota que el protocolo SIP día tras día se vuelve más robusto, por consiguiente se muestran los aspectos más importantes referentes a dicho protocolo
El control de llamadas es sin estado, y proporciona escalabilidad entre los dispositivos telefónicos y los servidores.
SIP no requiere muchos ciclos de CPU para generar mensajes de señalización de manera que el servidor puede manejar transacciones.
Las llamadas SIP son independientes de la presencia de una conexión en la capa de transporte.
SIP posee una autentificación del que realiza la llamada y del que la recibe mediante mecanismos HTTP.
Permite la autenticación y encriptación salto a salto por SSL/TSL pero también puede usar la capa de transporte o un mecanismo de seguridad de HTTP, como SSH o S-HTTP.
Los proxy SIP pueden reconocer la señalización de la llamada y puede bifurcar a cualquier número de dispositivos paralelamente.
CONCLUSIONES
El protocolo H.323, propuesto por la ITU-T, como el protocolo SIP, propuesto por
el IETF, concretan mecanismos de señalización para establecer y finalizar
llamadas, así como funciones de control de conferencia, negociación de
capacidades y los servicios adicionales que estos ofrecen sobre la red conmutada
de paquetes.
SIP se diseñó posteriormente con la pretensión de presentar dos ventajas frente a
H.323: Mayor flexibilidad para incorporar nuevas funciones y una más fácil
Implementación y depuración.
El Protocolo SIP es un protocolo ligero similar a otros desarrollados previamente
por el IETF como HTTP el cual es amplia extensión, mientras que H.323 sigue un
esquema aproximado al sistema tradicional de conmutación de circuitos,
basándose en la señalización de la red digital de servicios integrados, y otras
recomendaciones de la serie H.
Las estructura en las que se basan SIP y H.323 y Megaco son esencialmente
distintos no obstante, al realizar una comparación de la evolución de estos
estándares durante el trascurso de estos años, se llega a la conclusión de que, a
medida que se definen nuevas desarrollos en el protocolo SIP y surgen nuevas
versiones de H.323 cada vez se diferencian menos en cuanto a las
funcionalidades y posibilidades que estos brindan, con respecto a Megaco
depende más de la conexión y se integra con cualquiera de estos protocolos.
Un factor común en estas arquitecturas es el protocolo que utilizan para el
transporte, para el intercambio de datos multimedia en el transcurso de las
sesiones, aunque no está precisado, se utiliza RTP, sin que haya ninguna
alternativa otra alternativa.
Las condiciones que debe tener una arquitectura en general para que pueda dar
soporte, al menos, a un sistema íntegro de telefonía que se compenetre y
sustituya posteriormente a la red telefónica tradicional debe tener en cuenta los
siguientes aspectos: Escalabilidad de un gran número de usuarios en todo el
mundo, mantener llamadas activas en forma simultánea, permitir la gestión de la
red de tal modo que exista la posibilidad de aplicar políticas de control y
tarificación, proveer métodos para brindar una mejor calidad de servicio,
interoperabilidad entre los distintos fabricantes, protocolos y versiones de de cada
uno de estos y por último facilidad de ampliación.
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![minera usada [2014]](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/61c690cf2b45856f846feae1/minera-usada-2014.jpg)
