Telefonia IP

Luis Pérez 2009-1069
Juan Llibre 2010-0996
Michael Tejada 2011-0090

 La Telefonía IP es una tecnología que permite integrar en una
misma red - basada en protocolo IP - las comunicaciones de
voz y datos. Muchas veces se utiliza el término de redes
convergentes o convergencia IP, aludiendo a un concepto un
poco más amplio de integración en la misma red de todas las
comunicaciones (voz, datos, video, etc.).
 Esta tecnología hace ya muchos años que está en el mercado
(desde finales de los 90) pero no ha sido hasta hace poco que
se ha generalizado gracias, principalmente, a la mejora y
estandarización de los sistemas de control de la calidad de la
voz (QoS) y a la universalización del servicio Internet.

Cuando hablamos de un sistema de
telefonia IP estamos hablando de un
conjunto de elementos que debidamente
integrados permiten suministrar un servicio
de telefonia (basado en VoIP) a la
empresa. Los elementos básicos que
forman este sistema son: la centralita IP, el
Gateway IP y los diferentes teléfonos IP.

 Hoy en día, la convergencia de las comunicaciones de
empresa - voz, datos y video - en una única red IP es una
tendencia imparable. Esto es debido a que las soluciones que
integran voz y datos, aportan importantes beneficios para las
empresas y sus usuarios:
 · Ahorros en llamadas
 · Simplificación infraestructura de comunicaciones
 · Optimización de la gestión
 · Unificación del sistema de Telefonía entre sedes
 · Movilidad / Ubicuidad del usuario

 Sin embargo, una red convergente multiservicio
debe estar correctamente diseñada y gestionada,
puesto que se convierte en un elemento mucho
más crítico al soportar todas las comunicaciones
de empresa.
 En ese sentido se deben tener muy en cuenta
aspectos como la fiabilidad, seguridad y control de
la calidad de servicio (QoS) para garantizar un
funcionamiento óptimo de nuestras
comunicaciones.

VoIP proviene del ingles Voice Over
Internet Protocol, que significa "voz sobre
un protocolo de internet". Básicamente
VoIP es un método por el cual tomando
señales de audio analógicas del tipo de las
que se escuchan cuando uno habla por
teléfono se las transforma en datos
digitales que pueden ser transmitidos a
traves de internet hacia una dirección IP
determinada.

 El VoIP permite la unión de dos mundos
históricamente separados, el de la
transmisión de voz y el de la transmisión de
datos. Entonces, el VoIP no es un servicio
sino una tecnología. VoIP puede transformar
una conexión standard a internet en una
plataforma para realizar llamadas gratuitas
por internet. Usando algunos de los software
gratuitos para llamadas VoIP que están
disponibles en internet estamos salteándonos
a las compañías tradicionales de telefonía, y
por consiguiente, sus tarifas.

Utilizando VoIP no existe solo una sola forma de realizar una llamada,
vamos a analizar las distintas opciones que nos presenta esta tecnología:
 ATA: (analog telephone adaptor) Esta es la forma mas simple. Este
adaptador permite conectar teléfonos comunes (de los que utilizamos en la
telefonía convencional) a su computadora o a su red para utilizarlos con
VoIP. El adaptador ATA es básicamente un transformador de analógico a
digital.
Este toma la señal de la linea de teléfono tradicional y la convierte en datos
digitales listos para ser transmitidos a trabes de internet. Algunos
proveedores de VOIP están regalando adaptadores ATA junto con sus
servicios, estos adaptadores ya vienen preconfigurados y basta con
enchufarlos para que comiencen a funcionar.

 Teléfonos IP (hardphones): Estos teléfonos a primera vista se ven como los
teléfonos convencionales, con un tubo, una base y cables. Sin embargo los
teléfonos ip en lugar de tener una ficha RJ-11 para conectar a las líneas de
teléfono convencional estos vienen con una ficha RJ-45 para conectar
directamente al router de la red y tienen todo el hardware y software
necesario para manejar correctamente las llamadas VOIP. Próximamente,
teléfonos celulares con Wi-Fi van a estar disponibles permitiendo llamadas
VOIP a personas que utilicen este tipo de teléfonos siempre que exista
conectividad a internet.
 Computadora a Computadora: Esta es la manera mas fácil de utilizar VoIP,
todo lo que se necesita es un micrófono, parlantes y una tarjeta de sonido,
además de una conexión a internet preferentemente de banda ancha.
Exceptuando los costos del servicio de internet usualmente no existe cargo
alguno por este tipo de comunicaciones VoIP entre computadora y
computadora, no importa las distancias.

Existen otras ventajas mas allá del costo para elegir a
la telefonía IP:
Con VoIP uno puede realizar una llamada desde
cualquier lado que exista conectividad a internet. Dado
que los teléfonos IP transmiten su información a trabes
de internet estos pueden ser administrados por su
proveedor desde cualquier lugar donde exista una
conexión. Esto es una ventaja para las personas que
suelen viajar mucho, estas personas pueden llevar su
teléfono consigo siempre teniendo acceso a su
servicio de telefonía IP.

La mayoría de los proveedores de VOIP
entregan características por las cuales las
operadoras de telefonía convencional cobran
tarifas aparte. Un servicio de VOIP incluye:
 Identificación de llamadas.
 Servicio de llamadas en espera.
 Servicio de transferencia de llamadas.
 Repetir llamada.
 Devolver llamada.
 Llamada de 3 líneas (three-way calling).

 En base al servicio de identificación de llamadas
existen también características avanzadas
referentes a la manera en que las llamadas de un
teléfono en particular son respondidas. Por
ejemplo, con una misma llamada en Telefonía IP
puedes:
 Desviar la llamada a un teléfono particular
 Enviar la llamada directamente al correo de voz
 Dar a la llamada una señal de ocupado.
 Mostrar un mensaje de fuera de servicio

 Aun hoy en dia existen problemas en la utilización de VoIP, queda claro que
estos problemas son producto de limitaciones tecnológicas y se verán
solucionadas en un corto plazo por la constante evolución de la tecnología,
sin embargo algunas de estas todavía persisten y se enumeran a
continuación.

 VoIP requiere de una conexión de banda ancha! Aun hoy en dia, con la
constante expansión que están sufriendo las conexiones de banda ancha
todavía hay hogares que tienen conexiones por modem, este tipo de
conectividad no es suficiente para mantener una conversación fluida con
VoIP. Sin embargo, este problema se vera solucionado a la brevedad por el
sostenido crecimiento de las conexiones de banda ancha.
 VoIP requiere de una conexión eléctrica! En caso de un corte eléctrico a
diferencia de los teléfonos VoIP los teléfonos de la telefonía convencional
siguen funcionando (excepto que se trate de teléfonos inalámbricos). Esto
es así porque el cable telefónico es todo lo que un teléfono convencional
necesita para funcionar.

 Llamadas al 911: Estas también son un problema con un sistema de telefonía VOIP.
Como se sabe, la telefonía ip utiliza direcciones IP para identificar un numero
telefónico determinado, el problema es que no existe forma de asociar una
dirección ip a un área geográfica, como cada ubicación geográfica tiene un numero
de emergencias en particular no es posible hacer una relación entre un numero
telefónico y su correspondiente sección en el 911. Para arreglar esto quizás en un
futuro se podría incorporar información geográfica dentro de los paquetes de
transmisión del VOIP.
 Dado que VOIP utiliza una conexión de red la calidad del servicio se ve afectado por
la calidad de esta línea de datos, esto quiere decir que la calidad de una conexión
VoIP se puede ver afectada por problemas como la alta latencia (tiempo de
respuesta) o la perdida de paquetes. Las conversaciones telefónicas se pueden ver
distorsionadas o incluso cortadas por este tipo de problemas. Es indispensable para
establecer conversaciones VOIP satisfactorias contar con una cierta estabilidad y
calidad en la línea de datos.

 VOIP es susceptible a virus, gusanos y hacking, a pesar de
que esto es muy raro y los desarrolladores de VOIP están
trabajando en la encriptación para solucionar este tipo de
problemas.
 En los casos en que se utilice un softphone la calidad de la
comunicación VOIP se puede ver afectada por la PC, digamos
que estamos realizando una llamada y en un determinado
momento se abre un programa que utiliza el 100% de la
capacidad de nuestro CPU, en este caso critico la calidad de
la comunicación VOIP se puede ver comprometida porque el
procesador se encuentra trabajando a tiempo completo, por
eso, es recomendable utilizar un buen equipo junto con su
configuración voip.

PROTOCOLO H.248 ( MEGACO).
Este protocolo se define en la Recomendación
H.248 de la ITU-T. El protocolo H.248 o Megaco
permite la conmutación de llamadas de voz, fax y
multimedia entre la red PSTN y las redes IP de
siguiente generación. El protocolo Megaco, que
tiene su origen en el protocolo MGCP (Media
Gateway Control Protocol, Protocolo de control de
puerta de enlace al medio), proporciona un control
centralizado de las comunicaciones y servicios
multimedia a través de redes basadas en IP. Megaco
está adquiriendo solidez en el mercado porque
permite una mayor escalabilidad que H.323, y da
respuesta a las necesidades técnicas y a las
funciones de conferencia multimedia que se pasaron
por alto en el protocolo MGCP.

 Funcionalmente, Megaco es un protocolo de
señalización utilizado entre los elementos de una
arquitectura distribuida que incluye media gateway y
controladores de media gateway (conocidos a menudo
como softswitches, gatekeeper o call server)
 H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y
el IETF. Antes de lograr esta cooperación existían
varios protocolos similares compitiendo entre sí,
principalmente MGCP (la combinación de SGCP e
IPDC) y MDCP. H.248 se considera un protocolo
complementario a H.323 y SIP, ya que un Media
Gateway Controller (MGC), controlará varios Media
Gateways utilizando H.248, pero será capaz de
comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIP.

Protocolo H323
 H.323 es una recomendación del ITU-T
(International Telecommunication Union), que
define los protocolos para proveer sesiones de
comunicación audiovisual sobre paquetes de
red. Es utilizado comúnmente para Voz sobre
IP y para videoconferencia basada en IP.
Entre los que conforman la topología clásica
de una red basada en H-323 tenemos:
 Portero: realiza el control de llamada en una
zona. Traduce direcciones, ofrece servicio de
directorio, control de admisión de terminales,
control de consumo de recursos y procesa la
autorización de llamadas, así como también
puede encaminar la señalización.

Pasarela: es el acceso a otras redes, de
modo que realiza funciones de convertir
los datos y traducción de señalización.
§ MCU: soporte multiconferencia. Se
encarga de la negociación de capacidades
Una Llamada en H323 se hace en 4 fases:

 1. ESTABLECIMIENTO
 · En esta fase lo uno de los terminales se registra
en el gatekeeper utilizando el protocolo RAS
(Registro, admisión y estado).
 · Posteriormente utilizando el protocolo H.225 se
manda un mensaje de SETUP para iniciar una
llamada H.323
 · El terminal llamado contesta con un CALL
PROCEEDING advirtiendo del intento de establecer
una llamada.
 · En este momento el segundo terminal tiene que
registrarse con el gatekeeper utilizando el
protocolo.
 · El mensaje ALERTING indica el inicio de la fase
de generación de tono.
 · Y por último CONNECT indica el comienzo de la
conexión.

2. SEÑALIZACIÓN DE CONTROL
 En esta fase se abre una negociación
mediante el protocolo H.245, el intercambio
de los mensajes entre los dos terminales
establecen quién será master y quién slave,
las capacidades de los participantes y codecs
de audio y video a utilizar.
 3. AUDIO
Los terminales inician la comunicación y el
intercambio de audio (o video) mediante el
protocolo RTP/RTCP.

4. DESCONEXIÓN
· En esta fase cualquiera de los
participantes activos en la comunicación
puede iniciar el proceso de finalización de
llamada mediante mensajes Close Logical
Channel y End Session Comand de H.245.
· Posteriormente utilizando H.225 se cierra
la conexión con el mensaje RELEASE

Es un protocolo de control y
señalización usado mayoritariamente en los
sistemas de Telefonía IP, que fue
desarrollado por el IETF (RFC 3261). Dicho
protocolo permite crear, modificar y finalizar
sesiones multimedia con uno o más
participantes y sus mayores ventajas recaen
en su simplicidad y consistencia.
Es un protocolo de señalización basado en
texto.

Es una organización internacional abierta
de normalización, que tiene como
objetivos el contribuir a la ingeniería
de Internet, actuando en diversas áreas,
como transporte, encaminamiento,
seguridad. La IETF es mundialmente
conocida por ser la entidad que regula las
propuestas y los estándares de Internet,
conocidos como RFC.

 Hasta la fecha, existían múltiples protocolos de
señalización tales como el H.323 de la ITU, el
SCCP de Cisco, o el MGCP, pero parece que poco
a poco SIP está ganando la batalla del estándar:
Cisco está progresivamente adoptando SIP como
protocolo en sus sistemas de telefonía IP en
detrimento de H.323 y SCCP, Microsoft ha eligido
SIP como protocolo para su nuevo OCS (Office
Communication Server), y 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.

El protocolo SIP actúa de forma
transparente, permitiendo el mapeo de
nombres y la redirección de servicios
ofreciendo así la implementación de la IN
(Intelligent Network) de la PSTN o RTC.

 Localizar a otro Usuario
 Localizar servidores SIP
 Establecer una sesión de datos
 Modificar una sesión existente
 Expresar capacidades y características de los
Usuarios agentes
 Averiguar el estado, capacidades y disponibilidad
de otro Usuario
 Peticiones futuras sobre el estado y capacidad de
otro Usuario
 Intercambio de información de señalización de una
llamada
 Intercambio de mensajes cortos con otros Usuario

 El control de llamadas es stateless o sin estado, y proporciona
escalabilidad entre los dispositivos telefónicos y los servidores.
 SIP necesita menos ciclos de CPU para generar mensajes de
señalización de forma que un servidor podrá manejar más
transacciones.
 Una llamada SIP es independiente de la existencia de una conexión
en la capa de transporte.
 SIP soporta autentificación de llamante y llamado mediante
mecanismos HTTP.
 Autenticación, criptográfica y encriptación son soportados salto a
salto por SSL/TSL pero SIP puede usar cualquier capa de transporte
o cualquier mecanismo de seguridad de HTTP, como SSH o S-
HTTP.
 Un proxy SIP puede controlar la señalización de la llamada y puede
bifurcar a cualquier número de dispositivos simultáneamente.

Señalización simple
Se puede incluir información no estándar..
Ej: Hora en la que se encuentra disponible
un Usuario
Los clientes tienen el control de las
características
Basado en texto, similar a HTTP.

SIP define dos tipos de entidades : los
clientes y los servidores. De manera mas
precisa, las entidades definidas por SIP
son:

 El Servidor Proxy (Proxy Server) : el recibe solicitudes de
clientes que el mismo trata o encamina hacia otros servidores
después de haber eventualmente, realizado ciertas
modificaciones sobre estas solicitudes.
 El Servidor de Redireccionamiento (Redirect Server) : se
trata de un servidor quien acepta solicitudes SIP, traduce la
dirección SIP de destino en una o varias direcciones de red y
las devuelve al cliente. De manera contraria al Proxy Server,
el Redirect Server no encamina las solicitudes SIP. En el caso
de la devolución de una llamada, el Proxy Server tiene la
capacidad de traducir el numero del destinatario en el
mensaje SIP recibido, en un numero de reenvió de llamada y
encaminar la llamada a este nuevo destino, y eso de manera
transparente para el cliente de origen; para el mismo servicio,
el Redirect Server devuelve el nuevo numero (numero de
reenvió) al cliente de origen quien se encarga de establecer
una llamada hacia este nuevo destino.

 El Agente Usuario (User Agent) o “UA”: se trata de una
aplicación sobre un equipo de usuario que emite y recibe
solicitudes SIP. Se materializa por un software instalado sobre
un « User Equipment » o UE : una PC, un teléfono IP o una
estación móvil UMTS.
 El Registrador (Registrar) : se trata de un servidor quien
acepta las solicitudes SIP REGISTER. SIP dispone de la
función de registro de los usuarios. El usuario indica por un
mensaje REGISTER emitido al Registrar, la dirección donde
es localizable (dirección IP). El “Registrar” actualiza entonces
una base de dato de localización. El registrador es una
función asociada a un Proxy Server o a un Redirect Server.
Un mismo usuario puede registrarse sobre distintas UAs SIP,
en este caso, la llamada le será entregada sobre el conjunto
de estas UAs.

El RFC 3261 define seis solicitudes /
requerimientos o métodos SIP:
 El método “INVITE” es usado con el fin de
establecer una sesión entre UAs. INVITE
corresponde al mensaje ISUP IAM o al
mensaje Q.931 SET UP y contiene las
informaciones sobre el que genera la llamada
y el destinatario así como sobre el tipo de
flujos que serán intercambiados (voz,
video,...).

 El método “BYE” permite la liberación de una sesión anteriormente
establecida. Corresponde al mensaje RELEASE de los protocolos
ISUP y Q.931. Un mensaje BYE puede ser emitido por el que
genera la llamada o el que la recibe.
 El método “REGISTER” es usado por una UA con el fin de indicar
al Registrar la correspondencia entre su dirección SIP y su dirección
de contacto (ejemplo : dirección IP).
 El método “CANCEL” es utilizado para pedir el abandono de la
llamada en curso pero no tiene ningún efecto sobre una llamada ya
aceptada. De hecho, solo el método “BYE” puede terminar una
llamada establecida.
 El método “OPTIONS” es utilizado para interrogar las capacidades
y el estado de un User Agent o de un servidor . La respuesta
contiene sus capacidades (ejemplo: tipo de media siendo soportado,
idioma soportado) o el hecho de que el UA sea indisponible.

 El requerimiento SUBSCRIBE permite la suscripción mientras
el requerimiento NOTIFY es utilizado con el fin de notificar
(RFC 3265). El método PUBLISH permite publicar su estado.
 El método REFER (RFC3515) reenvía el receptor hacia un
recurso identificado en el método.
 El método MESSAGE (RFC 3428) ha sido propuesto como
extensión al protocolo SIP con el fin de permitir la
transferencia de mensajes instantáneos.

 El método INFO (RFC2976) permite transferir
informaciones de señalización durante la llamada.
 El método PRACK (RFC3262) ha sido definido con el fin
de satisfacer la recepción de respuestas temporarias de
tipo 1XX.
 El método UPDATE (RFC3311) permite a un terminal
SIP actualizar los parámetros de una sesión multimedia
(ejemplo : flujo media y sus codecs).

Después de haber recibido y interpretado un requerimiento SIP, el
destinatario de este requerimiento devuelve una respuesta SIP.
Existen seis clases de respuestas:
 Clase 1xx : Información, el requerimiento ha sido recibido y esta en
curso de tratamiento.
 Clase 2xx: Éxito, el requerimiento ha sido recibido, entendido y
aceptado.
 Clase 3xx: Reenrutamiento, la llamada requiere otros
procesamientos antes de poder determinar si puede ser realizada.
 Clase 4xx: Error requerimiento cliente, el requerimiento no puede
ser interpretado o servido por el servidor. El requerimiento tiene que
ser modificado antes de ser reenviado.
 Clase 5xx: Error servidor, el servidor fracasa en el procesamiento de
un requerimiento aparentemente valido.
 Clase 6xx: Fracaso global, el requerimiento no puede ser procesado
por ningún servidor.

En el ejemplo siguiente, el que llama tiene como URL SIP sip:
mary.taylor@francetelecom.com, mientras la URL SIP del
destinatario de la llamada es sip:
mark.rich@francetelecom.com.

Un mensaje de establecimiento de llamada SIP INVITE esta
emitido por parte de la UA SIP del que llama al Proxy Server. Este
ultimo interroga la base de datos de localización para identificar la
localización del que esta llamado (dirección IP) y encamina la
llamada a su destino. El mensaje INVITE contiene distintos
“headers” o encabezamientos obligatorios, entre los cuales la
dirección SIP de la persona que llama “From”, la dirección SIP de la
persona que recibe la llamada “To”, una identificación de la llamada
“Call-ID”, un numero de secuencia “Cseq”, un numero máximo de
saltos “max-forwards”. El encabezamiento “Via” esta actualizado por
todas las entidades que participaron al enrutamiento del
requerimiento INVITE. Eso asegura que la respuesta seguirá el
mismo camino que el requerimiento.
Por otra parte, el requerimiento SIP INVITE contiene una sintaxis
“Session Description Protocol” o SDP. Esta estructura consiste en
varias líneas que describen las características del media que el que
llama “Mary” necesita para la llamada.

Mary Taylor indica que la descripción SDP utiliza la versión 0 del
protocolo, que se trata de una sesión telefónica (m = audio), que la
voz constituida en paquetes le debe ser entregada a la dirección de
transporte (puerto UDP = 45450, dirección IP =192.23.34.45) con el
protocolo RTP y utilizando un formato de codificación definido en el
RFC “Audio Video Profile” o AVP y pudiendo ser G. 711 µ-law o
G.728.
INVITE sip:mark.rich@francetelecom.com SIP/2.0
Via : SIP/2.0/UDP station1.francetelecom.com:5060
Max-Forwards : 20
To : Mark Rich <sip:mark.rich@francetelecom.com>
From : Mary Taylor <sip:mary.taylor@francetelecom.com>
Call-Id: 23456789@station1.francetelecom.com
CSeq: 1 INVITE
Contact: mary.taylor@192.190.132.20
Content-Type: application/sdp
Content-Length:162
v = 0
c = IN IP4 192.190.132.20
m = audio 45450 RTP/AVP 0 15

La respuesta 180 RINGING esta devuelta por el destinatario a la UA del que
genera la llamada.
Cuando el destinatario acepta la sesión, la respuesta 200 OK esta emitida por
su UA y encaminada hacia la UA del que genera la llamada.
SIP/2.0 200 OK
Via : SIP/2.0/UDP ps1.francetelecom.com:5060
Max-Forwards : 20
CSeq: 1 INVITE
Contact: mark.rich@192.190.132.27
Content-Type: application/sdp
Content-Length:162
v = 0
c = IN IP4 192.190.132.27
m = audio 22220 RTP/AVP 0

La UA del que genera la llamada devuelve un método ACK al
destinatario, relevada por la entidad Proxy Server.
La entidad Proxy Server participa al encaminamiento de la señalización
entre UAs mientras que las UAs establecen directamente canales
RTP para el transporte de la voz o de la video en forma de paquetes
sin implicación del Proxy Server en este transporte.
Cuando Mary cuelga, su UA envía un requerimiento BYE para terminar
la sesión. Este requerimiento esta entregado al Proxy Server quien
lo encamina a la UA de Mark. Este ultimo, devuelve la respuesta 200
OK.
BYE sip:mark.rich@francetelecom.com SIP/2.0
Max-Forwards : 20
CSeq: 2 BYE

SIP/2.0 200 OK
Via : SIP/2.0/UDP ps1.francetelecom.com:5060
Max-Forwards : 20
CSeq: 2 BYE

 El servidor de aplicación SIP ejecuta servicios (ejemplo: Push To
Talk, Presence, Prepaid, Instant messaging etc...) y pueden
influenciar el desempeño de la sesión a pedido del servicio. El
servidor de aplicación corresponde al SCP de la Red Inteligente.
 El servidor de media SIP (llamado en las recomendaciones el
Multimedia Resource Function o MRF) establece conferencias
multimedia, toca anuncios vocales o multimedia y colecta
informaciones de usuario. Se trata de la evolución de la entidad
Specialized Resource Point o SRP en el mundo multimedia.
 El servidor de llamada SIP (Proxy Server) tiene el papel de punto
desde el cual un servicio puede ser requerido. El dispone del perfil
de servicio del abonado que le indica los servicios suscritos por el
abonado y bajo cuales condiciones invocar estos servicios.
Corresponde al SSP de la arquitectura Red Inteligente.

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