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Protocolos para voz IP
Rodolfo Castañeda SeguraRodolfo Castañeda SeguraDirección de TelemáticaCICESE
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Introducción
En la actualidad las aplicaciones de voz y video se están convirtiéndose en herramientas claves para la comunicación entre personas. Motivaciones principales
Reducción de costosConvergenciaMayores serviciosDistribución de inteligencia de la red
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Transición de redes telefónicas1941 - Se introdujo el sistema de portadoras del tipo L1 (480 canales de voz, 1575 Mhz.)1950 -Aparecen los sistemas de microondas1956 -Primer cable submarino transoceanico1962 -Sistema de portadoras digital (T1, PCM)1964 -Conmutación con elementos electromecánicos1964 -Se introdujo el Control Por Programa Almacenado (SPC)1976 -Introducción de sistemas de conmutación digital1985-1989 - ISDN1991 -BISDN1996 H.323
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EstandarizaciónProporcionar compatibilidad a nivel mundial para asegurar la interoperabilidad de equipos1865 -International Telecommunication Union (ITU) Europa/Telegrafía1947 - La ITU se hace agencia de la ONU con tres sectores principales:
Radiocomunicaciones (ITU-R)Desarrollo (ITU-D)Estandarización de Telecomunicaciones (ITU-T)
Recomendaciones en sistemas telegráficos, telefónicos, y de datosDe 1956 a 1993 se le conoció como CCITT, se reorganizó en marzo 1 de 1993
Otras organizaciones: ISO, ANSI, IEEE, IETF, ATM Forum
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Esquemas de transmisión
Transmisor Receptor
T
R
T
R
Híbrido Híbrido
Trasmisor
Receptor Eco
Voz
Lazo localdos hilos
Circuito de cuatro hilos
leakage
Lazo localdos hilos
Teléfonolocal
Voz
TeléfonoRemotoVoz
Eco
Híbrido Híbrido
Transmisión cable-sencillo con retorno en tierra
Transmisor Receptor
Transmisión cable doble Circuito a dos y cuatro hilos
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Multicanalización por División de Frecuencia
ModuladorSubportadora f1
ModuladorSubportadora f2
ModuladorSubportadora fn
C1
C2
C3
Cn
S1
S2
Sn
Transmisorfc
FDMB1
f1 f2 f3 fn
Bs1 Bs2 Bs3 Bsn
B
ReceptorPrincipal
Filtro PasaBandaf1
Filtro PasaBandaf2
Filtro PasaBandafn
B1FDM
DemoduladorSubportadora fn
DemoduladorSubportadora f2
C2
DemoduladorSubportadora f1
C1
Cn
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Multicanalización por División de tiempo
Una Trama
Mux
1
N
21
N
21 N 2 1 2N 1
Demux
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Evolución de las redes telefónicas
Redes telefónicas antiguas
Redes telefónicas futuras
Redes telefónicas actuales
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Interfaz usuario-red RDSI
Acceso básico
Acceso primario
B1B2D
Usuario
B1B2
Usuario BnD
Central RDSIPBX n = 30 norma europea
n = 23 norma americana
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xDSL
11
Conexión a través de cable
CATV
FábricaCentro médico
Universidad
Blibioteca
Oficinas
Red CATV
CRC
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Sistemas de VoIP
Se le conoce también como telefonía por Internet.Es un método de digitalización de la voz, encapsulamiento en paquetes, y envío a través de una red de conmutación de paquetes IP.Es una colección de Tecnologías o dispositivos.Provee de forma mejorada los servicios de comunicaciones de voz actuales.Extiende las capacidades de Red actuales hacia nuevas aplicaciones de voz, datos y video.Convergencia
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Evolución de redes telefónicas
PSTN
PBX PBX
Administradorde Llamadas
Laptop
Intranet/ WAN
Laptop
Intranet/ WAN
Router/Gateway Router/GatewayPBX PBX
Redes Tradicionales (TDM)
VoIP
Administradorde Llamadas
Router Router
Telefonía IP
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Arquitectura sistema de Telefonía IP
PSTN
GatewayDe Voz
Administradorde
Llamadas
Softphones
Servidores de Aplicaciones
Intranet/ WAN
Gatewayde
Datos
Servidores de Red
Ip Phones
Adaptadores Telefónicos
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Ventajas de VoIP:
Reducción de los costos de llamadas de larga distancia.Costos de gestión y mantenimiento bajos.Integración de servicios y de empresas.Distribución de la inteligencia en le red, evitando puntos concentrados de fallas.Mayor número de aplicaciones.Fácil de usar.Expansión sencilla.Migración suave.
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Protocolos de VoIP
H.323MGCPMEGACOSIP
Propietarios (Skinny)
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Pila del protocolo multimedios
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H.323
Definición: Estándar multimedia que proporciona lasbases para el transporte de voz, video, y datos en unared basada en IP.
Es una colección de protocolos
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Entidades H.323
Terminales.Pasarelas (Gateway).Guardián (Gatekeeper).Unidad de control multipunto (MCU)
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SIP
"El protocolo de inicio de sesiones (SIP, Session Initiation Protocol) es un protocolo de señalización de capa de aplicación que define la iniciación, modificación y la terminación de sesiones interactivas de comunicación multimedia entre usuarios.
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SIP (RFC 2543)
Modelado sobre otros protocolos de Internet como SMTP, HTTP.Establecer, cambiar o terminar llamadas entre uno o más usuarios en una red basada en IP.RTP, para asegurar el transporte.Conferencias multimedia en Internet.Llamadas en Internet o sobre cualquier red IP.Traslación de Nombres.Localización.Negociación de Características.
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Elementos de una red SIP
Puntos Terminales SIPTeléfonos, Gateways, PC.Entiende los protocolos SIPPueden hacer comunicación directa
Servidores SIPLlevan a cabo funciones que pueden necesitar los puntos terminalesTípicamente actúa en respuesta a una petición de un terminal SIP.Redirección, Proxy, Movilidad, Presencia
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Componentes
Modelo Peer-to-Peer
UACUAS
UAS
UAC
Usuario Usuario
RedAgente de UsuarioAU Cliente (UAC), Inicia la sesiónAU Servidor (UAS), Recibe la sesiónModelo Peer –to – Peer
Servidores SIP (Señalización) ProxyRedirectRegistraLocalización (BD) *
Pueden ser hallados de diferentes formas
IP Configurada, DNS Lookup(proxy)IP Multicast (Registra)
UASUAC
UASUAC
Servidores SIP•Proxy•Registro•etc
Datos media “audio ó video”Señalización
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Arquitectura distribuida en SIPServidor de
Redireccionamiento
RED SIP
Agente Usuario
Agente Usuario
PSTN
Servidor de LocalizaciónServidor Proxy Servidor de Registro
Agente UsuarioGatewayPSTN
Agente Usuario
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Pila de Protocolos de SIP
Transporte de audio/video en tiempo real
SDP SIP RTP RTCP
TCP UDP
IP
Nivel de enlace físico
Señalización
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Funciones de SIP
Resolución de DireccionesFunciones de Sesión
EstablecimientoNegociación de mediosModificaciónTerminaciónCancelaciónSeñalización en llamadaControl de llamadaConfiguración de QoS
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Funciones de SIP
No relacionadas con la sesiónMovilidadTransporte de MensajesSuscripción a eventosAutenticaciónOtras funciones (SIP es Extensible)
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Métodos SIP
• INVITE Inicio de Sesión ( Inicio de Sesión (setup setup))• ACK Reconocimiento de Invite• BYE Terminación de sesión• CANCEL Cancelación de Invite • REGISTER Registro de URL• OPTIONS Preguntar por opciones y capacidades• INFO Transporte de información en llamada• PRACK Reconocimiento Provisional• COMET Notificación de precondición• REFER Transferencia a otra URL• SUSCRIBE Requerir notificación de Evento• UNSUSCRIBE Cancelar notificación de Evento• NOTIFY Notificación de Evento• MESSAGE Mensaje Instantáneo
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Códigos de Respuesta
Falla Global6xx
Error de servidor5xx
Error en de cliente (error en la petición)4xx
Redirección:Petición debería redireccionarse
3xx
Completo: Requerimiento completado satisfactoriamente
2xx
Información provisional, requerimiento en progreso pero no terminado
1xx
DescripciónClase
30
Proceso de Registro
[email protected] Proxy
401 Unauthorized
REGISTER
200 OK
Proceso de registrocon autentificación
[email protected] ProxyREGISTER
200 OK
Proceso de registrosin autentificación
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Establecimiento de Sesión
INVITE
100 Trying
180 Ringin
200 OK
ACK
Media Session
Establecimiento de una Sesión de teléfono a teléfono SIP
INVITE
100 Trying
180 Ringin
200 OK
ACK
Media Session
Proxy SIP
INVITE
180 Ringin
200 OK
ACK
[email protected] [email protected]
Establecimiento de una Sesión de teléfono a teléfono SIP utilizando un Proxy
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Terminación y Cancelación de sesión
[email protected]@[email protected]
INVITE
100 Trying
180 Ringin
200 OK
ACK
Media Session
Proxy
INVITE
180 Ringin
200 OK
ACK
BYEBYE
200 OK200 OK
Sesión multimedia finalizada
INVITE
100 Trying
180 Ringin
CANCEL
Proxy
INVITE
180 Ringin
CANCEL200 OK
200 OK
487 Req Cancelled
487 Req CancelledACK
ACK
Sesión multimedia cancelada
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Aplicaciones de SIP
Establecimiento de llamadas VoIPEstablecimiento de llamadas multimediosEventos de notificación (Suscribir/Notificar) PresenciaMensajería instantáneaTrasporte de señalizaciónMovilidad (3G)
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¿Cuál protocolo?
H.323: Complejo, Difícil de escalar, terminales con gran inteligencia.SIP: Estandarización, terminales con gran inteligencia.MGCP y Megaco: Concentran la inteligencia de la red.Propietarios: No son interoperables
El mercado debe soportar múltiples estándares, con ciertos estándares optimizados para áreas especificas
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Conclusiones
• Es previsible que los sistemas de videoconferencia sean una tecnología emergente en los próximos años.
• Es importante saber seleccionar los codecstanto para audio como para video.
• Los aspectos de desempeño son de algún modo fáciles de controlar en un ambiente local
• El problema mas serio esta en la red WAN cuando uno no tiene control de ella
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Bibliografía
1. ROSENBERG, J., SCHULZRINNE, H. y CAMARILLO, SIP: Session InitiationProtocol, RFC 3261, junio 2002.
2. JOHNSTON, A.B., SIP, understanding theSession Initiation Protocol, second edition, 2004, Artech House Publishers, Boston.
3. Manuel Moreno Martín, Manuel Alvarez-Campana Fernández-Corredor, Joan Vinyes Sanz, Una primera aproximación al protocolo SIP, Revista AHCIET,
4. http://www.cs.columbia.edu/sip