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TESIS_TELEF_IP-RONALD_ALMEIDA_ARBOLEDA.pdf

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Ingeniería
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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. TESIS DE GRADO Previa a la obtención del Título de: INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES RONALD EDMUNDO ALMEIDA ARBOLEDA TUTOR: ING. ALFONSO ANÍBAL GUIJARRO RODRÍGUEZ Mg. GUAYAQUIL – ECUADOR 2015
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS FICHA DE REGISTRO DE TESIS TÍTULO “Implementar una central telefónica ip basada en tecnología open source en la carrera de ingeniería en sistemas computacionales”. REVISORES INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias matemáticas y físicas CARRERA: Ingeniería en Sistemas Computacionales FECHA DE PUBLICACIÓN: 23/09/2015 N° DE PAGS: 161 páginas AREA TEMÁTICA: SISTEMAS OPERTATIVOS PALABRAS CLAVES: Implementar, telefonía ip, open source RESUMEN: El principal objetivo de éste proyecto se basa en la implementación de una Central de Telefonía IP, utilizando como recurso una computador, en conjunto con Herramientas GNU GPL (Linux y Asterisk), dando como resultado una Central Telefónica IP robusta capaz de satisfacer las necesidades de los usuarios y de reducir los gastos operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN: N° DIRECCIÓN URL (tesis en la web) ADJUNTO PDF: SI X NO CONTACTO CON AUTOR: Ronald Edmundo Almeida Arboleda Teléfono: 3840714 E-mail: almeida_ron ald@hotmail.com CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: Carrera de ingeniería en sistemas computacionales Nombre: Ab. Juan Chavez Atocha Teléfono: 2307729
iii APROBACIÓN DEL TUTOR En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES”. Elaborado por el Sr. Ronald Edmundo Almeida Arboleda, egresado de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del título de ingeniero en sistemas computacionales, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, le apruebo en todas sus partes. Atentamente, ……………………………………………… Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodríguez Mg. TUTOR
iv CERTIFICACIÓN DE GRAMATÓLOGA Quien suscribe el presente certificado, se permite informar que después de haber leído y revisado gramaticalmente el contenido de la tesis de grado de: Ronald Edmundo Almeida Arboleda. Cuyo tema es: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Certifico que es un trabajo de acuerdo a las normas morfológicas, sintácticas y simétricas vigentes. Atentamente, …………………………………………………. NOMBRE DEL GRAMATOLOGO # LICENCIA, M Sc.
v DEDICATORIA A mi papá y mamá por el gran apoyo incondicional que de manera directa e indirecta siempre estuvieron respaldándome y por ser parte fundamental en mi vida.
vi AGRADECIMIENTO Agradecimiento especialmente a Jehová, a mis padres, hermanos y a mis amigos especialmente al Ing. Alfonso Guijarro que depositaron vuestra confianza en mis capacidades para demostrar a la Sociedad el esfuerzo empleado para superar nuestra realidad, y para que muchos jóvenes también se propongan como meta alcanzar muchos sueños para beneficio de nuestro País.
vii TRIBUNAL DE GRADO Ing. Eduardo Santos Baquerizo Ms. c Ing. Inelda Martillo Mgs. c DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS Ing. Alfonso Guijarro Rodríguez Ms. c TUTOR PROFESOR DEL ÁREA – TRIBUNAL Ab. Juan Chávez A. SECRETARIO
viii DECLARACIÓN EXPRESA “La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”. RONALD EDMUNDO ALMEIDA ARBOLEDA
ix UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Tesis de Grado que se presenta como requisito para optar por el Título de INGENIERO en SISTEMAS COMPUTACIONALES. Autor: Ronald Edmundo Almeida Arboleda C.C. 0924235914 Tutor: Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodriguez Mg. Guayaquil, 23 de septiembre del 2015
x CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR En mi calidad de Tutor de Tesis de Grado, nombrado por el Departamento de Investigación, Desarrollo Tecnológico y Educación Continua de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad de Guayaquil, CERTIFICO: Que he analizado el Proyecto de Grado presentado por el egresado(a) Ronald Edmundo Almeida Arboleda, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero cuyo problema es: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Considero aprobado el trabajo en su totalidad. Presentado por: ALMEIDA ARBOLEDA RONALD EDMUNDO Cédula de ciudadanía N°. 0924235914 Tutor: Ing. ALFONSO ANÍBAL GUIJARRO RODRÍGUEZ Mg. Guayaquil, 23 de septiembre del 2015
xi UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES Autorización para Publicación de Tesis en Formato Digital 1. Identificación de la Tesis Nombre Alumno: Ronald Edmundo Almeida Arboleda Dirección: Cdla. Santa Mónica mz. 19 v. 12 Teléfono: 3840714 E-mail: Almeida_ronald@hotmail.com Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas Carrera: Ingeniería en Sistemas Computacionales Título al que opta: Ingeniero en Sistemas Computacionales Profesor guía: Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodríguez Ms. c Título de la Tesis: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Temas Tesis: TELEFONÍA IP 2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica de la Tesis A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de esta tesis. Publicación electrónica: Inmediata x Después de 1 año Firma Alumno: 3. Forma de envío: El texto de la Tesis debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF. DVDROM x CDROM
xii ÍNDICE GENERAL UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL....................................................................... i REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS ...................... ii APROBACIÓN DEL TUTOR...............................................................................iii CERTIFICACIÓN DE GRAMATÓLOGA........................................................... iv DEDICATORIA ..................................................................................................... v AGRADECIMIENTO............................................................................................ vi TRIBUNAL DE GRADO..................................................................................... vii DECLARACIÓN EXPRESA ..............................................................................viii UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL..................................................................... ix CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR............................................... x ÍNDICE GENERAL.............................................................................................. xii ABREVIATURAS............................................................................................... xvi SIMBOLOGÍA...................................................................................................xviii ÍNDICE DE CUADROS...................................................................................... xix ÍNDICE DE GRÁFICOS .................................................................................... xxii RESUMEN......................................................................................................... xxvi ABSTRACT...................................................................................................... xxvii INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1 CAPÍTULO I - EL PROBLEMA ........................................................................... 5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 5 UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO ....................................... 5 SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS.................................................. 7 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ........................................... 8 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA.................................................................. 10 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.................................................................. 11 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA..................................................................... 13 OBJETIVOS ......................................................................................................... 16 ALCANCES DEL PROBLEMA.......................................................................... 18 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ................................................................. 20 CAPÍTULO II - MARCO TEÓRICO................................................................... 21
xiii ANTECEDENTES DEL ESTUDIO..................................................................... 21 FUNDAMENTACION TEÓRICA....................................................................... 23 TELEFONÍA TRADICIONAL ............................................................................ 23 SISTEMAS DIGITALES...................................................................................... 24 CENTRALES TELEFÓNICAS TRADICIONALES........................................... 29 PROTOCOLO TCP/IP.......................................................................................... 30 EL INTERNET ..................................................................................................... 30 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE ................................................................... 35 PROTOCOLOS PARA VOIP............................................................................... 40 PROTOCOLO H323............................................................................................. 48 PROTOCOLO IAX2 (Inter-Asterisk Exchange Protocol) ................................... 50 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE DE VOZ.................................................... 54 GNU-LINUX ........................................................................................................ 55 EL KERNEL......................................................................................................... 56 CENTOS ............................................................................................................... 57 TELEFONÍA VOIP .............................................................................................. 57 BENEFICIOS PRINCIPALES DE LA VOIP ...................................................... 59 ASTERISK............................................................................................................ 63 ARQUITECTURA................................................................................................ 65 ELASTIX.............................................................................................................. 68 TERMINALES VOIP ........................................................................................... 71 CODIFICACIÓN Y DECODIFICACIÓN DE VOZ............................................ 77 CANCELADOR DE ECO .................................................................................... 79 CALIDAD DE SERVICIO................................................................................... 80 CONSIDERACIONES EN LA CALIDAD DE SERVICIO................................ 84 CONEXIÓN A LA PSTN..................................................................................... 85 TARJETAS ANALÓGICAS ................................................................................ 86 TARJETAS DIGITALES ..................................................................................... 89 LÍNEAS SIP.......................................................................................................... 91 PROYECTO DAHDI............................................................................................ 93 SEGURIDAD EN LA VOIP................................................................................. 95 IMPORTANCIA DE LA SEGURIDAD .............................................................. 95 ELEMENTOS SUSCEPTIBLES DE ATAQUES................................................ 96 SEGURIDAD EN LAS TERMINALES .............................................................. 96
xiv SEGURIDAD EN LA RED VOIP........................................................................ 99 SEGURIDAD EN EL SERVIDOR ASTERISK ................................................ 102 DEFINICIONES CONCEPTUALES ................................................................. 106 FUNDAMENTACION LEGAL......................................................................... 108 DECRETO 1014 SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE......................... 108 OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA .... 109 COORDINACIÓN DE INVESTIGACIÓN DE LAS UNIDADES ACADÉMICAS .................................................................................................. 110 SEGÚN LA LEY DE EDUCACIÓN SUPERIOR:............................................ 110 CAPÍTULO I DE LA CONSTITUCIÓN, FINES Y OBJETIVOS DEL SISTEMA NACIONAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR..................................................... 110 SECCIÓN NOVENA DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA ............................. 111 SEGÚN LA LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL SECCIÓN V ................ 112 DISPOSICIONES ESPECIALES SOBRE CIERTAS OBRAS......................... 112 HIPÓTESIS PREGUNTAS A CONTESTARSE ............................................... 113 VARIABLES DE LA INVESTIGACION.......................................................... 114 VARIABLES INDEPENDIENTES.................................................................... 114 VARIABLES DEPENDIENTES........................................................................ 115 CAPÍTULO III - METODOLOGÍA................................................................... 116 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 116 MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................... 116 TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................. 117 POBLACIÓN Y MUESTRA.............................................................................. 119 POBLACIÓN...................................................................................................... 119 MUESTRA.......................................................................................................... 120 INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................. 125 PROCEDIMIENTOS DE LA INVESTIGACION ............................................. 125 INTERNET ......................................................................................................... 126 RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................................................ 127 LA ENCUESTA.................................................................................................. 127 PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS .................................................................... 127 CRITERIOS PARA LA ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA.................... 148 CAPÍTULO IV - MARCO ADMINISTRATIVO .............................................. 149 CRONOGRAMA................................................................................................ 149 PRESUPUESTO ................................................................................................. 151
xv CAPÍTULO V - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................... 154 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................. 157 ANEXOS............................................................................................................. 161
xvi ABREVIATURAS VOIP Voz sobre Protocolo de Internet TCP Protocolo de control de Transmisión IP Protocolo de internet CISC Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales SIP Protocolo de Inicio de Sesiones GPL Licencia Pública General IAX Protocolo de cambio entre asterisk LAN Red de área local WAN Red de área amplia RTB Red de telefonía básica RDSI Red digital de Servicios integrados DSL Línea de abonado digital ADSL Línea de abonado digital asimétrica XDSL Digitalización del bucle de abonado digital TV Televisión POTS Servicio telefónico de abonado antiguo ARPANET Agencia de investigación de Proyectos avanzados IANA Autoridad de números asignados de internet PDU Unidad de datos de protocolo PBX Central secundaria privada automática PSTN Red pública de telefonía conmutada IVR Contestador automática de voz FXO Foreign Exchange office (interfaz para conectar el teléfono) FXS Foreign Exchange subscriber (interfaz para conectar la pstn) TTL Tiempo de vida del paquete NAT Traducción de direcciones de red IETF Grupo de trabajo de ingeniería de internet
xvii ITU Unión Internacional de telecomunicaciones RTC Red telefónica conmutada QOS Calidad de servicios DNS Servicio de nombre de dominios RTP Red de telefonía pública UA Agente de usuarios UAC Cliente agente de usuario UAS Cliente agente servidor URL Localizador uniforme de recursos FTP Protocolo de transferencia de archivos POP3 Protocolo de oficina de correo versión 3 HTTP Protocolo de transferencia de hipertexto HTTPS Protocolo seguro de transferencia de hipertexto SMB Protocolo de intercambio de archivos SMTP Protocolo simple de transferencia de correo electrónico
xviii SIMBOLOGÍA S Desviación estándar. e Error de estimación. E Margen de error. E(y) Esperanza matemática de la v.a. y. S Estimados de la desviación estándar. N Tamaño de la población. K Constante de corrección de error. PQ Varianza. N Tamaño de la muestra.
xix ÍNDICE DE CUADROS CUADRO N° 1 TABLA DE MENSAJES SIP 45 CUADRO N° 2 TABLA DE LISTADO DE LOS CÓDIGOS DE RESPUESTA A LAS PETICIONES SIP 46 CUADRO N° 3 COMPARATIVA ENTRE SIP E IAX 52 CUADRO N° 4 BENEFICIOS DE LOS PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN 53 CUADRO N° 5 COMPARATIVA DE LOS CODECS 78 CUADRO N° 6 VALORES PERMITIDOS PARA UNA BUENA CALIDAD DE SERVICIO 83 CUADRO N° 7 DATOS TOMADOS DEL DEPARTAMENTO TÉCNICO DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES 120 CUADRO N° 8 DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA MUESTRA 121 CUADRO N° 9 DISTRIBUCIÓN PROPORCIONAL DE LA POBLACIÓN Y MUESTRA 123 CUADRO N° 10 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES 124 CUADRO N° 11 PREGUNTA 1 128 CUADRO N° 12 PREGUNTA 2 129 CUADRO N° 13 PREGUNTA 3 130 CUADRO N° 14 PREGUNTA 4 131
xx CUADRO N° 15 PREGUNTA 5 132 CUADRO N° 16 PREGUNTA 6 133 CUADRO N° 17 PREGUNTA 7 134 CUADRO N° 18 PREGUNTA 8 135 CUADRO N° 19 PREGUNTA 9 136 CUADRO N° 20 PREGUNTA 10 137 CUADRO N° 21 PREGUNTA 21 138 CUADRO N° 22 PREGUNTA 12 139 CUADRO N° 23 PREGUNTA 13 140 CUADRO N° 24 PREGUNTA 14 141 CUADRO N° 25 PREGUNTA 15 142 CUADRO N° 26 PREGUNTA 16 143 CUADRO N° 27 PREGUNTA 17 144 CUADRO N° 28 PREGUNTA 18 145 CUADRO N° 29 PREGUNTA 19 146
xxi CUADRO N° 30 PREGUNTA 20 147 CUADRO N° 31 INVERSIÓN EN EQUIPOS TECNOLÓGICOS 151 CUADRO N° 32 DETALLE DE LA INVERSIÓN EN EQUIPOS TECNOLÓGICOS 152 CUADRO N° 33 DETALLE DE EGRESOS DEL PROYECTO 153
xxii ÍNDICE DE GRÁFICOS GRÁFICO N° 1 ESQUEMA DE TECNOLOGÍA ADSL 28 GRÁFICO N° 2 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE UNA PBX 29 GRÁFICO N° 3 ESQUEMA DE DIRECCIONAMIENTO IP 32 GRÁFICO N° 4 ENCAPSULAMIENTO DE LA CAPA DE RED 33 GRÁFICO N° 5 CAMPOS DEL ENCABEZADO DEL PAQUETE IP 34 GRÁFICO N° 6 MULTIPLEXACIÓN DE DIFERENTES COMUNICACIONES EN LA CAPA DE TRANSPORTE 36 GRÁFICO N° 7 DATOS INCLUIDOS EN LOS ENCABEZADOS TCP Y UDP 39 GRÁFICO N° 8 UBICACIÓN DEL PROTOCOLO SIP EN EL MODELO TCP/IP 41 GRÁFICO N° 9 INFRAESTRUCTURA SIP 44 GRÁFICO N° 10 ESTABLECIMIENTO DE LA LLAMADA A TRAVÉS DEL PROTOCOLO SIP 47 GRÁFICO N° 11 ESTRUCTURA DEL PROTOCOLO H323 49 GRÁFICO N° 12 INTERCONEXIÓN ENTRE ASTERISK UTILIZANDO EL PROTOCOLO IAX2 51 GRÁFICO N° 13 REORDENAMIENTO DE PAQUETES DE VOZ DURANTE EL ENRUTAMIENTO POR VARIAS REDES 55 GRÁFICO N° 14
xxiii ELEMENTOS Y EQUIPOS DENTRO DE UNA RED VOIP 59 GRÁFICO N° 15 64 GRÁFICO N° 16 ESTRUCTURA MODULAR DE ASTERISK 65 GRÁFICO N° 17 COMPARATIVA ENTRE PBX TRADICIONAL Y ASTERISK 67 GRÁFICO N° 18 LOGOTIPO DE ELASTIX 68 GRÁFICO N° 19 INTERFAZ DE ADMINISTRACIÓN DE ELASTIX 70 GRÁFICO N° 20 ESQUEMA GENERAL DE LOS COMPONENTES ELASTIX 71 GRÁFICO N° 21 TELÉFONO IP MARCA ATCOM AT610 72 GRÁFICO N° 22 INTERFAZ DEL SOFTPHONE VOIP – XLITE 4 74 GRÁFICO N° 23 UN WEBPHONE CON FUNCIONAMIENTO DE UN TELÉFONO IP 75 GRÁFICO N° 24 ATA GRANDSTREAM PARA CONEXIÓN DE TELÉFONOS ANALÓGICOS 76 GRÁFICO N° 25 FUNCIONALIDAD DE LOS FXO - FXS 87 GRÁFICO N° 26 TARJETA PCIE CON PUERTOS FXO Y FXS PARA CONEXIÓN ANALÓGICA 88 GRÁFICO N° 27 TARJETA PCI DIGIUM CON PUERTOS FXO Y FXS PARA CONEXIÓN ANALÓGICA 89 GRÁFICO N° 28 90
xxiv GRÁFICO N° 29 ESQUEMA CONCEPTUAL DE CONEXIÓN A LA PSTN MEDIANTE TRONCALES SIP 92 GRÁFICO N° 30 PREGUNTA 1 128 GRÁFICO N° 31 PREGUNTA 2 129 GRÁFICO N° 32 PREGUNTA 3 130 GRÁFICO N° 33 PREGUNTA 4 131 GRÁFICO N° 34 PREGUNTA 5 132 GRÁFICO N° 35 PREGUNTA 6 133 GRÁFICO N° 36 PREGUNTA 7 134 GRÁFICO N° 37 PREGUNTA 8 135 GRÁFICO N° 38 PREGUNTA 9 136 GRÁFICO N° 39 PREGUNTA 10 137 GRÁFICO N° 40 PREGUNTA 11 138 GRÁFICO N° 41 PREGUNTA 12 139 GRÁFICO N° 42 PREGUNTA 13 140 GRÁFICO N° 43 PREGUNTA 14 141
xxv GRÁFICO N° 44 PREGUNTA 15 142 GRÁFICO N° 45 PREGUNTA 16 143 GRÁFICO N° 46 PREGUNTA 17 144 GRÁFICO N° 47 PREGUNTA 18 145 GRÁFICO N° 48 PREGUNTA 19 146 GRÁFICO N° 49 PREGUNTA 20 147
xxvi UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. RESUMEN El servicio de telefonía es un medio de comunicación indispensable en todo momento, desde el hogar, centros educativos (Universidades, colegios, escuelas), negocios de toda índole (empresas estatales y privadas), hasta para uso personal. El uso de esta tecnología no solamente radica en la cantidad de usuarios que poseen un teléfono o un celular sino en la calidad de servicio que ofrecen a un costo bajo. Todos estos organismos en todo momento necesitan el servicio telefónico que esté disponible, sea accesible sin interrupciones o congestionamiento y sea fácil de usar manteniendo la seguridad y escalabilidad en el tiempo. Debido a los grandes avances tecnológicos constantes, y siendo parte de ésta innovación se implementa un sistema de telefonía de voz sobre el protocolo de internet, solución adecuada para la problemática que tiene la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y networking, siendo un gran impulso para la mejora de la Institución. Antes de llevar a cabo dicha implementación del sistema de voz sobre ip, se hizo un estudio previo de los recursos a utilizar, tales como el servidor, los teléfonos ip, tarjeta de comunicación telefónica, medio de comunicación, y software open source que me permita gestionar las llamadas telefónicas. Autor: Ronald Almeida A. Tutor: Ing. Alfonso Guijarro Mg.
xxvii UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. ABSTRACT Telephone service is an indispensable means of communication at any time, from home, educational institutions (universities, colleges, schools), businesses of all kinds (government and private companies), even for personal use. The use of this technology lies not only in the number of users that have a phone or a cell but in the quality of service offered at a low cost. All these bodies at all times need phone service to be available, accessible, uninterrupted or congestion and is easy to use and scalability while maintaining security over time. Due to the large constant technological advances, and being part of this innovative system of voice over internet protocol, appropriate solution to the problem that has the Engineering Degree in Computer Systems Networking and is implemented to be a big boost for improving the institution. Before carrying out such implementation of voice over ip, was a preliminary study of resource use, such as the server, ip phone, card phone communication, media, and open source software that will let me managing telephone calls. Autor: Ronald Almeida A. Tutor: Ing. Alfonso Guijarro Mg.
1 INTRODUCCIÓN Desde la Creación de las Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales en el año de 1996, fecha en la que Inicia su participación como Institución Educativa a Nivel Superior, y gracias a la gestión de autofinanciamiento de los Estudiantes que hicieron posible la adquisición de equipos de cómputo e infraestructura tecnológica para su correcta administración; actualmente la Institución como tal ha crecido y todo aquel equipo que en algún momento fue de gran utilidad, hoy en día necesita una innovación sobre todo por una mejora en los servicios tecnológico y en el uso de nuevas herramientas que ayudarán a mejorar la productividad. Prueba de aquello es el equipo utilizado para administrar las llamadas telefónicas como es la Central Analógica Panasonic KX T308 10, el cual utiliza la tecnología de hace varias décadas atrás, éste equipo se mantiene con las características con las que fue creada (límite de hasta 2 líneas analógicas exteriores y 7 extensiones internas), siendo en el presente un equipo que no permite escalar y optimizar las actividades que a diario el personal Administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales realiza. A partir de los años 90s, en donde el uso del internet seguía incrementando notablemente el gran auge que éste causaba, muchos desarrolladores
2 tenían otras expectativas y vieron que es una forma económica de manejar comunicaciones de voz conocida actualmente como VOIP (Voice Over Internet Protocol). Los servicios iniciales en Telefonía IP eran básicos y de poca calidad, sin embargo la voz sobre el protocolo IP ha ido evolucionando a gran escala hasta convertirse en la revolución de las telefonías, siendo enfocada en diferentes ámbitos desde pequeñas a grandes Instituciones (Públicas y Privadas) generando gran interés en el mundo de las Telecomunicaciones. Los grandes avances tecnológicos y en especial el empleo de la Telefonía IP desarrollado hace más de una década, ha conseguido en los últimos años niveles operativos competitivos respecto a servicios de telefonía tradicional, trayendo así nuevos retos en muchos aspectos a la estructura tradicional y de equipos propietarios difíciles de conseguir e implementar. Gracias a las tecnologías actuales de redes LAN que permiten trabajar a grandes velocidades y a los diferentes protocolos de Comunicación, la convergencia permite ofrecer nuevas capacidades en la actividad de las redes y proporcionar los servicios necesarios para los múltiples tipos de datos, como voz, video interactivo, y otros, lo cual implica la baja inversión en la implementación y en la reducción de gastos administrativos.
3 Asterisk es una plataforma Híbrida Open-Source capaz de soportar diferentes tipos de hardware, software o aplicaciones de telefonía, dando un cambio radical en los sistemas de comunicaciones ofreciendo una mayor flexibilidad y escalabilidad, demostrando así gran ventaja en comparación con las centrales telefónicas propietarias; las características de código abierto la convierten con una poderosa potencialidad para ser adaptable a cualquier necesidad. El principal objetivo de éste proyecto se basa en el estudio, análisis e implantación de una Central de Telefonía IP, utilizando como recurso un computador personal y aplicando Herramientas GNU GPL (Linux y Asterisk), dando como resultado una Central Telefónica IP robusta capaz de satisfacer las necesidades de los usuarios y de reducir los gastos operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. En el capítulo I se detalla las causas y las consecuencias del problema del actual sistema telefónico de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, evaluando el problema y estableciendo una solución que permitirá mejorar la comunicación con los diferentes departamentos, se describen los objetivos generales y específicos, y la importancia que representa para la Institución.
4 En el capítulo II, el marco teórico muestra un estudio donde se da importancia a la aplicabilidad de la Telefonía de voz sobre IP, en éste capítulo se desarrolla la fundamentación teórica en que se basa la implementación. En el capítulo III, la implementación se lo establece como proyecto factible, ya que se usa herramientas open source, el cual no requiere de compra de licencia y está en constante actualización para nuevos módulos sin tener que pensar en grandes inversiones. El capítulo IV, mediante el diagrama de Gantt se establece la relación de las actividades y los tiempos estimados desde el inicio del proyecto. Se establece un presupuesto que detalla los gastos para cumplir con el proyecto. El capítulo V, describe las conclusiones y recomendaciones que forman parte primordial del proyecto, brinda un enfoque a futuras investigaciones e implementaciones para mejorar tecnológicamente el centro de cómputo de la Institución.
5 CAPÍTULO I EL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO Desde la creación del teléfono en los años 1870 hasta la actualidad diferentes fabricantes han puesto su mayor esfuerzo para que éste dispositivo no sea solamente un equipo utilizado en el hogar sino también sea útil en diferentes ámbitos como pequeñas empresas, Instituciones Educativas, Gobiernos, y hasta en las grandes transnacionales, promoviendo mejores servicios de telefonía. Durante el transcurso de los años surgen equipos que ofrecen este servicio, dando lugar a la PBX (Private Branch Exchange), la cual es un dispositivo de telefonía que actúa como un conmutador de llamadas. La PBX analógica se encuentra instalada en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y conecta las llamadas con los teléfonos situados e instalados en la misma. Cuenta con un número limitado de 2 líneas externas que se conectan con la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada) denominadas líneas troncales, para realizar o recibir llamadas externas a la Institución desde un lugar externo que puede ser otra línea analógica.
6 En la actualidad realizar el cambio de la pequeña Central PBX analógica de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales por una PBX que soporte un mayor número de extensiones y líneas externas, sería una inversión muy representativa en gasto adquisitivo, costo en llamadas y poco provechosa para la Institución, pues estaría en las mismas circunstancias, que a corto plazo sería una mala inversión Un Sistema de voz sobre ip o telefonía ip, es una tecnología que permite integrar la voz en el mismo cableado estructurado donde se transmite la información en forma de paquetes de datos, el cual utiliza diferentes protocolos de comunicación a la vez permite realizar llamadas analógicas y digitales en un mismo sistema. Los servicios comunes de buzón de voz, conferencias, colas de llamada, música en espera, llamadas tripartitas, que comúnmente las podemos apreciar en los equipos PBX tradicionales, siguen siendo parte fundamental en la comunicación, más aún tienen la potencialidad de ser programables en la mayoría de los lenguajes de programación, para realizar cualquier función en Sistemas de Telefonía Open-Source. Emplear redes de paquetes utilizando computador, interfaces de red e interfaces análogas y teléfonos estándares IP, en definitiva voz, fax, ivrs, aplicaciones de mensajes de voz, por medio de redes IP, en lugar de ser
7 ruteadas por la red telefónica convencional, supera los inconvenientes de elevados gastos administrativos considerando como objetivo la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS Debido a los avances tecnológicos que evolucionan constantemente y en especial la Voz sobre IP, estos presentan mayores ventajas y retos con respecto a tecnologías de comunicación que ofrecen características limitadas, debido a pocos beneficios que brindan ya sea por el mantenimiento que cuesta o por la incompatibilidad e interoperabilidad de Hardware de otros fabricantes. La Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales desde su creación en el año de 1996 hasta la actualidad maneja una PBX tradicional con un total de 7 extensiones internas y 2 troncales analógicas que conectan a la Red de telefonía Pública (PSTN), lo cual no permite flexibilizar la comunicación que se maneja en el entorno Laboral. La implementación de equipos y dispositivos de marcas propietarias (Cisco, Nortel, Avaya, Siemens) que incorporen la tecnología VOIP en la Carrera representa una inversión excesiva para su adquisición.
8 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA CAUSAS  El uso de las líneas telefónicas para realizar llamadas locales entre departamentos de la misma Institución.  El uso de equipos tradicionales que incorporan poca o limitada tecnología que impiden efectivizar las tareas o actividades del personal.  Poca renovación en equipos unificados con Software Open-Source de Telefonía IP.  La central PBX tradicional de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales ofrece poca o escasa administración y monitorización de las llamadas internas y externas.  Pocos usuarios tienen acceso a este servicio telefónico.  La incompatibilidad de la PBX PANASONIC KX T308 10 con equipos propietarios de diferentes marcas.
9 CONSECUENCIAS  Altos gastos operativos que se generan al realizar llamadas internas, por el mal uso de los recursos de las telecomunicaciones.  Aislamiento de las tecnologías actuales por el uso de equipos tradicionales que no prestan flexibilidad al usuario final.  Escasa capacitación y actualización de Herramientas que mejoren la productividad del personal administrativo al realizar sus actividades.  Descontrol en el uso de las llamadas telefónicas por parte de los usuarios, contribuyendo a gastos innecesarios.  Incomodidad del personal que no tiene acceso a un teléfono y movilizarse de un sitio a otro para efectuar una llamada.  No existe escalabilidad y flexibilidad en integración de más extensiones para los usuarios que necesitan comunicación telefónica.
10 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA Campo: Administrativos de la CISC Área: Infraestructura de Redes Aspecto: Tecnológico Tema: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Delimitación Espacial: Sistema Aplicado al campo Administrativo de la CISC, para una mejor gestión en llamadas telefónicas y aumento en la productividad laboral. Delimitación Temporal: 6 Meses (Estudio e Implementación).
11 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La poca implementación, renovación y el desconocimiento de nuevos servicios integrados en las llamadas telefónicas, hacen que los usuarios (personal administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales) no tenga una amplia visión para mejorar sus actividades laborales y sea lo más mínimo en sus tareas. Muchas veces cuando se habla de invertir en nuevas tecnologías trayendo consigo nuevos retos, mejores servicios y beneficios que los actuales, siempre se debe recurrir al presupuesto que cuenta la Institución y estar pendientes del gasto que esto va a generar, causando así la adquisición de los recursos necesarios para que los servicios de Hardware y Software del Departamento estén siempre operativos y en funcionamiento sin contar con nuevas tecnologías costosas. Las tecnologías de VOIP presentan nuevos retos en diferentes ámbitos, más aún con el uso de Herramientas Open-Source, generando una reducción en cierta medida de las barreras existentes en la CISC de la productividad Administrativa para nuevos agentes que la necesitan, por medio de la competencia en servicios puede ser muy importante en el corto/medio plazo en el marco de las comunicaciones de voz.
12 Muchos de los fabricantes en telecomunicaciones y en especial de Telefonía sobre IP, han puesto empeño por sacar adelante sus productos y ofrecerlos al mercado, mostrando ventajas sobre equipos analógicos que tienen poca funcionalidad, aunque esos equipos integran nuevos servicios e integración con diferentes tecnologías siguen siendo propietarios y la implementación conlleva a gastos elevados. El Gobierno en cierta media ayuda a que el uso de Herramientas Open- Source sean aplicadas en diferentes ámbitos, proporcionando de esta manera la libertad en aplicar equipos Hardware y Software, sin tener que recurrir a grandes inversiones y a la vez proteger la economía de las Instituciones Públicas y Privadas.
13 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA Delimitado: La plataforma de telefonía de Voz sobre IP orientado a los usuarios que laboran en el área Administrativa de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking, tiene como fecha de estudio desde el 21 de Noviembre del 2011 al 15 de febrero del 2012, en el Departamento Técnico Informático de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking. El Proyecto de Implementación se lo establecerá en la red LAN Administrativa de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacional y Networking, debido a que el presente Sistema se enfoca como área de mayor prioridad e interés tecnológico. Relevante: Es de gran importancia realizar la implementación de una Central VOIP utilizando Herramientas de Código Abierto, ya que ésta posee mejor funcionalidad y mayor grado de interoperabilidad con diferentes productos y marcas en el mercado, además mejorarán los servicios de comunicación en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking; esto es un gran paso para las mejoras tecnológicas que se requiere para la Institución.
14 “Esto ha hecho que muchas empresas consideren a Asterisk como una seria opción al momento de planificar su proyecto telefónico y por esta razón Asterisk ha tenido gran acogida a nivel mundial” (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011) Original: En la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales no hay un Sistema de Telefonía de VOIP, que proporcione mayores ventajas que la actual PBX tradicional. El uso de Herramientas Open-Source abre un mundo de posibilidades permitiendo al administrador en TI gestionar estas tecnologías con gran facilidad mediante un entorno de interfaz web, monitorear y realizar un reporte de llamadas telefónicas de un periodo determinado para controlar los gastos operativos. Factible: El problema en estudio es de relevancia, realizando el estudio adecuado y extrayendo las ideas principales, hace que se tenga un enfoque claro de lo que se desea implementar para el beneficio destinado (Servicio de Telefonía VOIP para el uso del Personal Administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales). La delimitación temporal (9 meses) propuesta para la solución de este problema es totalmente acorde a los recursos disponibles, adicionalmente la solución propuesta se la empleará en plataforma Open-Source, obteniendo buenos resultados tanto en la parte económica como en los servicios que éste brinde).
15 Beneficiarios: Personal administrativo, estudiantes y forman parte de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking. Identifica los productos esperados: Contar con nueva Plataforma para el mejor manejo de las comunicaciones constituye grandes retos, ya que día a día la tecnología avanza y los productos que estamos acostumbrados a usar quedan obsoletos y poco útiles para la Sociedad, es por ello que el Sistema Open-Source de telefonía IP Asterisk además de no implicar mucho gasto, es considerada una herramienta del futuro, debido a las aplicaciones que hoy en día la comunidad de programadores suman esfuerzos en desarrollar. “Asterisk es una plataforma de código abierto de convergencia de telefonía, que está diseñado principalmente para correr en Linux combinando más de 100 años de conocimientos de telefonía en un robusto conjunto de aplicaciones de telecomunicaciones altamente integrados.” (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011) Variables: Al evaluar el problema con sus delimitaciones y su relevancia, se puede apreciar las variables con toda claridad; como son los usuarios que necesitan de un mejor servicio de telefonía, el o los administradores del Departamento Técnico, que desean mejorar la administración de los recursos que posee la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.
16 OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES  Implantar una Central Telefónica de VOIP en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, destacando la eficacia que nos ofrecen las herramientas open-source, para aplicar su viabilidad técnica, legal, económica y financiera. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Estudiar todos los factores técnicos que implica poner en marcha la central telefónica de voz sobre IP en la Carrera de Ingeniería en sistemas computacionales y Nteworking.  Implantar una central telefónica VOIP, aplicando herramientas de Software Libre contemplados por la GPL para mejor desempeño y resultando en la reducción de costos operativos.  Configurar las Extensiones en la central Telefónica usando el Protocolo SIP (Session Initial Protocol).  Interconectar la Red de Telefonía Pública (PSTN) con la Central Telefónica VOIP, para mejorar los servicios de comunicación.
17  Permitir que un administrador de red, vía interfaz web configure los parámetros propios de la Central Telefónica IP (Configuraciones SIP, IAX, Troncales, rutas entrantes, rutas salientes, reportes de llamadas), para flexibilizar el trabajo en la gestión, control y en la monitorización.  Configurar las extensiones locales con el protocolo SIP (Session Initial Protocol), aplicando configuraciones con prioridad en cada extensión para evitar el uso inconsciente de llamadas.
18 ALCANCES DEL PROBLEMA  Identificar los dispositivos a ser utilizados en la integración del Sistemas VOIP.  Implementar el Sistema de Telefonía IP en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, que estará bajo la administración del Departamento Técnico Informático.  Permitir el uso de las líneas analógicas que posee la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking, para ser empleadas en la Integración con el Sistema de Telefonía IP a configurar.  Determinar la función del IVR (respuesta interactiva de voz) presentando un menú de opciones para derivar las llamadas de acuerdo al departamento que el usuario desea comunicarse, dando un buen servicio de atención.  Disponer de un computador HP de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales asignado para cumplir la función de Central Telefónica IP.
19  Como complemento fundamental de la propuesta, se colocará una tarjeta PCI (FXO – FXS), que tiene como función principal la interconexión del Sistema VOIP con la Red de Telefonía Pública (PSTN).  Colocar y configurar la tarjeta de Interfaz PCI (7 FXO – 1 FXS), como componente principal en la interconexión de la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada) y el Sistema de Telefonía IP.  Adicionar un total de 10 teléfonos IP, que serán distribuidos en las diferentes áreas departamentales en el Edificio de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.  Elaborar un esquema de los permisos de llamadas por cada extensión para un mejor control y administración de los recursos económicos y tecnológicos.
20 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA De acuerdo a la investigación del problema, se han determinado las diferentes limitaciones en la CISC como son las pocas extensiones internas, servicios básicos de telefonía y escasa administración de los recursos de comunicación telefónica. La posibilidad de contar con un medio de comunicación hoy en día es de fácil adquisición como es el uso de la telefonía tradicional que nos brinda la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada), pero este recurso aún es gestionado mediante una pequeña PBX analógica que solo cuenta con pocas características de fabricación. El uso de una Central VOIP por software, superará los inconvenientes y las limitantes que poseen el equipo Panasonic KX T308 10, aún más el beneficio es mejorado empleando Herramientas bajo Licenciamiento GPL, dando lugar a varias aplicaciones que mejorarán los servicios existente en la Carrera. El resultado que deseamos obtener con el uso de ésta tecnología es el mejor desempeño en las labores de cada usuario, logrando mayor productividad y competitividad con nuevas herramientas, controlado y administrado de manera eficiente los recursos telefónicos que dispone.
21 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO ANTECEDENTES DEL ESTUDIO Hoy en día hablar de computador no solamente abarca el hecho de utilizar un simple programa de oficina para documentos, cálculos o presentaciones, pues engloba en su totalidad muchos procesos, servicios y aplicaciones de manera local y remota, que sin lugar a dudas cubren la mayoría de las necesidades del día a día nos vemos envueltos en esta era digital. Nunca se imaginó que un computador pueda gestionar potencialmente las llamadas entre usuarios internos (Red LAN), red Pública (PSTN), o usuarios remotos (Red WAN), y a la vez estén integrados en una red completamente convergente, trayendo consigo muchos retos para los desarrolladores y muchos beneficios para los usuarios quienes desean mejoras y cambios en la Sociedad. Constantemente la tecnología brinda una visión llena de oportunidades de las cuales tomar ventajas, especialmente cuando existen Herramientas Open source (Software de Libre distribución), sin tener que recurrir a altos gastos de inversión en Software que tiene un costo de por medio. Por tal motivo que la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y
22 Networking requiere de implementación de un Sistema Open Source (Asterisk), que gestione y garantice la mejora de los servicios de llamadas telefónicas en dicha Institución y reemplace la Central Telefónica Analógica (PBX tradicional), incrementando el número de extensiones para optimizar el trabajo de sus colaboradores.
23 FUNDAMENTACION TEÓRICA TELEFONÍA TRADICIONAL Red Pública telefónica La Red Pública Telefónica o PSTN (Public Switched Telephone Network) es esencialmente una red basada en circuitos. Esta red cubre tanto telefonía fija como móvil y es la red que hace posible que podamos comunicarnos con cualquier persona en nuestra ciudad o alrededor del mundo (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). Desde el principio fue una red analógica pero actualmente es una red en su totalidad digital; por tanto existen dos tipos de circuitos: análogos y digitales. Sistemas Analógicos La red telefónica básica (RTB) fue creada para transmitir la voz humana. Tanto por la naturaleza de la información a transmitir, como por la tecnología disponible en la época en que fue creada, es de tipo analógico. Hasta hace poco se denominaba RTC (Red telefónica Conmutada), pero la aparición del sistema RDSI (digital pero basado también en la conmutación de circuitos) ha hecho que se prefiera utilizar la terminología RTB para la primitiva red telefónica (analógica), reservando las siglas RTC para las redes conmutadas de cualquier tipo (analógicas y digitales).
24 Así pues, la RTC incluye la primitiva RTB y la moderna RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), RTB es en definitiva la línea que se tiene en el hogar o la empresa, cuya utilización ha estado enfocada fundamentalmente hacia las comunicaciones mediante voz, aunque cada vez ha ido tomando más auge el uso para transmisión de datos como fax, Internet, entre otros (Alcayde García, y otros, 2008). SISTEMAS DIGITALES La red de telefonía pública conmutada también sirve a sus abonados con circuitos digitales. Estos circuitos ofrecen la ventaja de poder multiplexar más de una línea en el mismo medio por lo que resulta atractivo para abonados con necesidades de un gran número de líneas telefónicas, por lo general empresas o Instituciones (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). RDSI La Red Digital de Servicios Integrados permite que en una línea coexistan múltiples canales, pudiendo contener cada uno de ellos datos (canales B) o señalización (canales D). Pero además, la RDSI no se limita sólo a transmisión de voz. Cada canal tiene un ancho de banda de 64 Kbps, de forma que pueden emplearse canales B y D para la transmisión de datos (éstos últimos siempre que no haya datos de señalización). Precisamente esta característica dota a la RDSI de una mayor flexibilidad que la que
25 posee las líneas de la RTB, ya que los canales pueden ser reconfigurados sobre la marcha para que transmitan voz o dato (Alcayde García, y otros, 2008). La Base DS0 La señal digital o DS-0 es un canal digital de 64 Kbit/s, considerada también como un tipo de señalización digital, el cual corresponde a la capacidad de un canal de frecuencia de voz equivalente. Por lo tanto un DS0 es una medida de canal estándar o unidad que nos sirve para definir múltiplos mayores, constituyen la base para la jerarquía de multiplexación digital de transmisión en los sistemas de telecomunicación, de manera que podemos obtener un mejor rendimiento en las comunicaciones. (Pérez, 2014) E1/T1 Un T1 es un acceso digital o conjunto de DS0 el cual dispone de 24 canales o 24 DS0, pudiéndose realizar en cada uno de ellos (menos uno) una llamada. Mientras que T1 es muy común en Estados Unidos y Japón, en Europa se emplea con mayor frecuencia el E1, el cual consta de 32 canales en vez de 24. Tanto los T1 como los E1 tienen que señalizar las llamadas de alguna manera, esto se consigue mediante lo que se conoce como Señalización
26 por Robo de Bit (Rubbed Bit Signaling), es decir, que cada cierto tiempo se usa un bit de cada canal para así señalizar y enviar información a través de la línea (T1s), o mediante multiplexación del bit en un canal común, algo que se emplea sobre todo en Europa (E1) (Alcayde García, y otros, 2008). El más conocido de los circuitos T-carrier es el popular T1 (y su contraparte E1). Un T1 es un circuito digital compuesto de 24 DS-0´s mientras que un E1 está compuesto por 32 DS-0´s (Pérez, 2014). De acuerdo con los cálculos realizados con este tipo de multiplezación notaremos que un T1 trafica 1.544 Mbit/s mientras que un E1 2.048 Mbit/s. DSL Conocida también como Línea de abonado digital, es una conexión fija que utiliza las líneas telefónicas de la red commutada pública (PSTN) de par trenzado existentes para transportar datos de alto ancho de banda y brindar servicios IP a los suscriptores. Un módem DSL transforma una señal Ethernet proveniente del dispositivo del usuario en una señal DSL que se transmite a la oficina central, permitiendo obtener conexiones de alta velocidad. Existen algunas variantes de la DSL, La diferencia entre ADSL y sus variantes es que la velocidad de bajada y la de subida no son simétricas, es decir, que normalmente permiten una velocidad de bajada mayor que la de subida.
27 ADSL La red telefónica es la máquina más compleja jamás creada por el hombre y prueba de ello son los más de 1300 millones de líneas repartidas por todo el planeta. De hecho, la red de cables de telefonía, enterrados y aéreos, es la mayor mina de cobre existente. Hoy su principal objetivo es conectar teléfonos, pero también está generalizado su empleo para el envío de faxes y la interconexión de ordenadores, aunque a velocidades bajas (56 kbit/s sobre RTB, aunque su límite práctico pueden ser los kbit/s sobre la RDSI), ya que los filtros intercalados en línea telefónica limitan el ancho de banda disponible a 3,1 khz. (tecnología, 2015). Pero actualmente son técnicas como la denominada ADSL, puede conectar ordenadores y permitir ver la televisión a velocidades de hasta 20 Mbit/s, 400 0 150 veces más que lo que se consigue ahora con la RTB o RDSI, respectivamente. Con ADSL se elimina el cuello de botella que se tiene para el acceso a Internet, la Interconexión de las LAN corporativas, la difusión de TV digital, el vídeo a la carta o bajo demanda, y multitud de otras aplicaciones multimedia que se están desarrollando. (tecnología, 2015). La figura muestra una representación de la asignación del espacio de ancho de banda en un cable de cobre para ADSL. El área de color azul identifica el rango de frecuencias usado por el servicio telefónico de grado de voz, el cual se denomina en general servicio telefónico analógico (Pots),
28 los demás espacios en colores representan el espacio de frecuencia usado por las señales DSL ascendente y descendentes (CCNA, Acceso a la Wan 4.1). Gráfico N° 1 Esquema de tecnología ADSL Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Acceso a la WAN (Cisco System ver. 4.1). Análisis: Se observa en el rango de 0 a 4 Khz el uso para llamadas telefónicas mientras que para el uso de internet utiliza el resto del ancho de banda. ADSL se encuadra dentro de un conjunto de tecnologías denominadas XDSL para la transmisión a través de las líneas de cobre actuales, que permite un flujo de información asimétrico y alta velocidad sobre el bucle de abonado (Huidobro Moya & Conesa Pastor, 2006).
29 CENTRALES TELEFÓNICAS TRADICIONALES Para cubrir las necesidades de conmutación telefónica de una empresa mediana a grande se necesitan ciertos equipos (PBX) similares a los instalados en las redes públicas, pero de mucha menor capacidad. Si la empresa es pequeña, otros sistemas mucho más sencillos (KTS) cubren perfectamente esta función. En ambos casos, éstos han de conectarse a la red Pública (RTC o RDSI) para facilitar las comunicaciones fuera del ámbito empresarial (Huidobro Moya & Conesa Pastor, 2006). Gráfico N° 2 Esquema de conexión de una PBX Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.3cx.es/voip-sip/fxs-fxo.php. Análisis: En la imagen se aprecia un diagrama unifilar del enlace de comunicación desde la compañía de teléfono hasta el teléfono de cada hogar. CENTRALITA TELEFÓNICA TRADICIONAL
30 PROTOCOLO TCP/IP EL INTERNET El Internet tuvo su origen en la década del 60 como un proyecto del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, con el objetivo de crear una red robusta que conectara algunos organismos públicos con universidades. La idea de la red, que originalmente se llamó ARPANET, era que si alguno de los nodos quedaba fuera de funcionamiento esto no perjudicara significativamente a la red. Para esto se ideó una red descentralizada que pudiera manejar más de un camino entre dos de sus puntos. En resumen, se trataba de construir una red a prueba de fallos (recordemos también que eran épocas de la Guerra Fría) y de bajo coste. Gracias a este enfoque ARPANET evolucionó hasta lo que hoy en día conocemos como Internet, una red de comunicaciones tan grande y poderosa que sin duda ha ejercido un impacto en nuestras culturas. (Edgar & Landivar, 2008 - 2009) Protocolo IP El protocolo IP (Internet Protocol) es un protocolo que trabaja a nivel de red donde la información se envía en paquetes llamados paquetes IP. Este protocolo ofrece un servicio “sin garantías” también llamado del “mejor esfuerzo”. Es decir que nada garantiza que los paquetes lleguen a destino, sin embargo se hará lo posible por hacerlos llegar.
31 El direccionamiento es una función clave de los protocolos de capa de Red que permiten la transmisión de datos entre hosts de la misma red (LAN) o en redes geográficamente separadas (WAN). El protocolo de Internet versión 4 (IPv4) ofrece direccionamiento jerárquico para paquetes que transportan datos. Diseñar, implementar y administrar un plan de direccionamiento IPv4 efectivo asegura que las redes puedan operar de manera eficaz y eficiente (CCNA, Aspectos Básicos de Networking). Dirección IP Una dirección IP es un número único que provee además información de cómo ubicar al equipo que la posee. Para que este número sea único existe una autoridad que controla la asignación de direcciones IP llamada IANA (Autoridad de números asignados en Internet). Una dirección IPv4 es un número binario que consta de 32 bits. Sin embargo, para fines administrativos y hacer que este número sea más entendible para los humanos su representación se encuentra en un formato de 4 números decimales separados por puntos. Cada uno de estos cuatro números puede tomar un valor de 0 a 255. Un ejemplo de dirección IPv4 es 192.168.2.1 (Edgar & Landivar, 2008 - 2009)
32 Gráfico N° 3 Esquema de direccionamiento IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas - Edgar Landivar. Análisis: Se observa la traducción de la dirección ip de decimal a binario. PAQUETE IP IPv4 encapsula o empaqueta el datagrama o segmento de la capa de Transporte para que la red pueda entregarlo a su host de destino. La encapsulación de IPv4 permanece en su lugar desde el momento en que el paquete deja la capa de Red del host de origen hasta que llega a la capa de Red del host de destino. El proceso de encapsular datos por capas permite que los servicios en las diferentes capas se desarrollen y escalen sin afectar otras capas. Esto significa que los segmentos de la capa de Transporte pueden ser empaquetados fácilmente por los protocolos de la capa de Red existentes, como IPv4 e IPv6, o por cualquier protocolo nuevo que pueda desarrollarse en el futuro. Los routers pueden implementar estos protocolos de la capa de Red para operar concurrentemente en una TRADUCCIÓN DE NOTACIÓN DECIMAL A BINARIA (32 BITS) DE UNA DIRECCIÓN IP
33 red hacia y desde el mismo host u otro. En todos los casos, la porción de datos del paquete, es decir, el PDU de la Capa de transporte encapsulada, permanece sin cambios durante los procesos de la capa de red. (Cisco) Gráfico N° 4 Encapsulamiento de la capa de red Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa la composición del paquete ip. Encabezado del paquete IP El formato de un paquete IP está diseñado para llevar información que permita direccionarlo a su destino y obviamente que permita re-ensamblar los paquetes en destino para recuperar la información útil. A continuación la cabecera de paquete IP lo forman: (Edgar & Landivar, 2008 - 2009).  Dirección IP origen.  Dirección IP destino.  Tiempo de existencia (TTL).
34  Tipo de servicio (ToS),  Protocolo.  Desplazamiento del fragmento. Gráfico N° 5 Campos del encabezado del paquete IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se visualiza a través del gráfico los bytes que conforman un paquete IP. Enrutamiento IP El enrutamiento permite determinar la ruta óptima para que un paquete IP llegue a su destino dependiendo del protocolo utilizado. Para saber dónde quiere llegar un paquete dado hay que examinar la dirección IP de destino en el campo (dirección de destino) de la cabecera de un paquete IP. Los equipos que se encargan de encaminar los paquetes a su destino se llaman ruteadores y básicamente contienen tablas de rutas con información de
35 cómo alcanzar otras redes, estas tablas de enrutamiento se aprenden y son almacenados en la memoria RAM (memoria de acceso aleatorio) del equipo ruteador. Por tanto, cuando el paquete llega al router, éste examina la dirección ip de destino y busca una ruta a la red que pertenece esa dirección IP escogiendo la mejor vía (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). PROTOCOLOS DE TRANSPORTE La capa de Transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicación. Las responsabilidades principales que debe cumplir son:  Seguimiento de la comunicación individual entre aplicaciones en los hosts origen y destino.  Segmentación de datos y gestión de cada porción.  Reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicación.  Identificación de las diferentes aplicaciones. Hay dos tipos de servicio o protocolos utilizados en la capa transporte, orientado a la conexión (TCP) y no orientado a la conexión(UDP). En el servicio orientado a la conexión consta de tres partes: establecimiento, transferencia de datos, y liberación. En el servicio no orientado a la conexión se tratan los paquetes de forma individual.
36 Gráfico N° 6 Multiplexación de diferentes comunicaciones en la capa de transporte Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa cada la pdu de la capa de transporte diferenciando cada aplicación en una red convergente. PROTOCOLO TCP (Protocolo de Control de Transmisión) TCP es un protocolo de transporte que se transmite sobre IP, descrito en la RFC 793. TCP ayuda controlando que los datos transmitidos se encuentren libre de errores y sean recibidos por las aplicaciones en el mismo orden en que fueron enviados. Si se pierden datos en el camino introduce mecanismos para que estos datos sean reenviados por el emisor.
37 Esto causa una carga extra de información en el flujo de datos, ya que hay que enviar información de control adicional. Es por esto que TCP es un buen protocolo para control de sesiones pero no tan bueno para transmisión de datos en tiempo real. Por esta razón la voz en sí no se envía usando este protocolo, sin embargo TCP juega un rol muy importante en muchos protocolos relacionados con un servidor Elastix. (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). Aplicaciones que utilizan TCP:  Servicio de Correo electrónico (SMTP, POP3).  Transferencia de Archivos (SMB, FTP).  Exploradores Web (HTTP, HTTPS). El concepto de “puerto” se maneja mucho en este tema ya que es una abstracción para poder relacionar los flujos de datos con servicios de comunicaciones por red específicos. Un ejemplo común es el puerto 80 que se asocia con el servicio de web o el protocolo http, otro es el puerto 23 que se asocia al servicio de conexión remota o protocolo telnet.
38 PROTOCOLO UDP (Protocolo de datagrama de usuario) Es un protocolo simple, sin conexión descrito en la RFC 768. Se diferencia con TCP en que a este protocolo no comprueba si los datos llegan con errores o no y tampoco si llegan en secuencia. Cuenta con la ventaja de proveer la entrega de datos sin utilizar muchos recursos. Aplicaciones que utilizan UDP:  Sistemas de Nombres de dominio (DNS).  Streaming de Video.  Voz sobre Ip (VOIP). El protocolo UDP al no incluir información de control, reduce la cantidad de información extra en los paquetes por lo que es un protocolo más rápido que TCP y adecuado para transmisión de paquetes de información en tiempo real como lo es la voz.
39 Gráfico N° 7 Datos incluidos en los encabezados TCP y UDP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa la comparativa entre el protocolo tcp y el protocolo udp, el primero ocupa más byte que el segundo.
40 PROTOCOLOS PARA VOIP PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN La realización de una llamada entre dos teléfonos cualesquiera implica la utilización de diversos equipos electrónicos, los cuales deben comunicarse entre sí. Para poder garantizar que la comunicación entre los equipos se realiza adecuadamente, son necesarias diversas reglas y/o normas. Estas reglas y/o normas de las que se habla es lo que se conoce como protocolo de señalización (Alcayde García, y otros, 2008). Por señalización se entiende el conjunto de informaciones intercambiadas entre los dos extremos de la comunicación que permiten efectuar operaciones de:  Supervisión (detección de condición o cambio de estado).  Direccionamiento (negociación y establecimiento de llamada).  Explotación (gestión y mantenimiento de la red). Actualmente existen muchos protocolos para la señalización de la VOIP, diseñados por diferentes fabricantes u organismos como la ITU-T o el IETF, y que son implementados en Asterisk, tales como: SIP, H323, IAX2, MGCP
41 PROTOCOLO SIP (SESSION INITIAL PROTOCOL) El protocolo SIP es principalmente un protocolo de señalización de capa de aplicación para iniciación, modificación y terminación de sesiones de comunicación multimedia entre usuarios siendo de manera interactiva. Aquello que implique multimedia se refiere a las aplicaciones de mensajería instantánea, aplicaciones de video, de audio, de conferencias y aplicaciones similares (Alcayde García, y otros, 2008). Los clientes SIP usan el puerto 5060 en TCP (Transmissión Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) para conectar con los servidores SIP. Todas las comunicaciones de voz/video van sobre RTP (Real-time transport Protocol). (Hill, 2002). Gráfico N° 8 Ubicación del protocolo SIP en el modelo TCP/IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas – Edgar Landivar. Análisis: Ubicación de los protocolos sip y rtp en model tcp.
42 Funcionamiento El protocolo SIP, protocolo de inicio de sesión, permite establecer el procedimiento inicial de conexión para que dos UAs se conecten. User Agents (UAs) se llaman así a los terminales SIP que pueden ser Teléfonos SIP, Softphone, Gateways FXS/IP, Routers SIP, Teléfonos USB, etc. Existen 2 tipos de User Agents (UA’s) para la comunicación SIP los cuales son: User Agent Client (UAC): Origina las solicitudes SIP. User Agent Server (UAS): Responde a la solicitud de UAC. Los UAC Y UAS son capaces, sin los servidores de red, de soportar una comunicación básica. Existen otros Componentes involucrados en la comunicación: Servidor Proxy SIP: Realiza las funciones de intermediador entre el UAC y el UAS. Una vez le llega una petición de inicio de llamada de UAC decide a que servidor debería ser enviada y entonces retransmite la petición, que en algunos casos pude llegar a atravesar varios proxys SIP antes de llegar a su destino.
43 Servidor de Redirección: Es un servidor que genera respuestas de redirección a las peticiones que recibe. Este servidor reencamina las peticiones hacia el próximo servidor. Servidor de Registro: es un servidor que acepta peticiones de registro de los usuarios y guarda la información de estas peticiones para suministrar un servicio de localización y traducción de direcciones en el dominio que controla. Servidor de Localización: Facilita información al Proxy o Redirect sobre la ubicación del destinatario de una llamada.
44 Gráfico N° 9 Infraestructura SIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.blog.evasoftperu.com/2010/01/02/de-la-voz-sobre-ip- a-las-centrales-telefonicas-ip/. Análisis: En el gráfico se logra apreciar un diagrama de interconexión entre varios sistemas ip utilizando asterisk.
45 Cuadro N° 1 Tabla de Mensajes SIP Mensaje Explicación INVITE Permite invitar un usuario para participar en una sesión o para modificar parámetros en una sesión ya existente. ACK Confirma el establecimiento de una sesión. OPTION Solicita información sobre las capacidades de un servidor. BYE Indica la terminación de una sesión. CANCEL Cancela una petición pendiente de llamada. REGISTER Registrar al User Agent. Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Datos de investigación. Respuestas SIP Las peticiones SIP llevan asociada una respuesta enumerada con un código que la identifica. Estos códigos van desde el identificador 100 hasta el identificador 699, siendo además agrupadas en diferentes grupos de respuestas tales como: 1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx, 6xx.
46 Cuadro N° 2 Tabla de listado de los códigos de respuesta a las peticiones sip Código Significado 1xx Mensajes provisionales 2xx Respuestas de éxito 3xx Respuestas de redirección 4xx Respuestas de fallo de método 5xx Respuestas de fallos de servidor 6xx Respuestas de fallos globales Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
47 Gráfico N° 10 Establecimiento de la llamada a través del protocolo SIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente:http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo323/2s10/projects/Fuentealb aDuran/conceptos.html. Análisis: Se observa pasos necesarios que se ejecutan para que dos extensiones se puedan comunicar entre sí.
48 VENTAJAS DEL PROTOCOLO SIP Simplicidad: Basado en texto para una implementación y depuración simples, utilización de primitivas (métodos y respuestas al estilo HTTP) para establecimiento de sesiones. Escalabilidad y flexibilidad: Funciones proxy, redirección, localización/registro pueden residir en un único servidor o en varios distribuidos. Simplicidad de la URI´s de usuario: basados en DNS. No es necesario un control centralizado: funcionamiento Peer to Peer totalmente Posible. PROTOCOLO H323 Es un estándar del ITU (International Telecomunications Union) creada en 1996, provee especificaciones para ordenadores, sistemas y servicios multimedia por redes que no proveen calidad de servicio. El estándar H323 ofrece control y señalización en la calidad del servicio, señalización de la llamada, control y transporte multimedia, control del ancho de banda punto a punto y en conferencias.
49 Gráfico N° 11 Estructura del Protocolo H323 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://kunaytec.blogspot.com/2011/03/h323-como-jugando.html. Análisis: El modelo TCP muestra en que capa está el protocolo h323. El Protocolo H323 incluye el protocolo H225 para empaquetar, sincronizar e iniciar llamadas mediante la señalización Q.931. Por otro lado H.245 se usa tanto para la negociación como para el manejo de los canales lógicos T.120 y T38 utilizados para Datos y Fax. Actualmente el auge de H.323 está descendiendo, ya que está siendo sustituido por SIP, el cua es modular y por tanto mucho más flexible. (Alcayde García, y otros, 2008)
50 PROTOCOLO IAX2 (Inter-Asterisk Exchange Protocol) IAX2 es un protocolo de señalización; con características mejoras comparadas con SIP y H323. Este protocolo no utiliza RTP, sino que en su lugar implementa un protocolo de mecanismo de transmisión de voz. Es utilizado para manejar conexiones VoIP entre servidores Asterisk, y entre servidores y clientes que también utilizan protocolo IAX. IAX2 es robusto, lleno de novedades y muy simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs y un gran número de streams, lo que significa que puede ser utilizado para transportar virtualmente cualquier tipo de dato. Esta capacidad lo hace muy útil para realizar videoconferencias o realizar presentaciones remotas. Está diseñado para darle prioridad a los paquetes de voz sobre una red IP.
51 Gráfico N° 12 Interconexión entre Asterisk utilizando el protocolo IAX2 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.seticsa.com/wp-content/uploads/2012/05/TELEF.-IP- SUCURSALES1.jpg. Análisis: Se observa la comunicación entre servidores que utilizan el protocolo iax.
52 Ventajas del protocolo IAX NAT: Al enviar tanto señalización como streaming por el mismo flujo de datos (flujo UDP), se evitan los problemas derivados del NAT. No es necesario abrir rangos de puertos para RTP. TRUNKING: Es posible enviar varias conversaciones por el mismo flujo, lo cual supone un importante ahorro de ancho de banda (overhead de la capas IP y transporte UDP). Cuadro N° 3 Comparativa entre sip e iax SIP IAX Conclusión Tipos de Mensajes Los mensajes son en formato de texto. Los mensajes son en formato binario IAX consume menos ancho de banda. Señalización Datos y señalización en puertos distintos. Datos y señalización por el mismo puerto. En SIP aparecen problemas de NAT. Señalización Al ir la señalización audio por puertos distintos, el audio puede ir de extremo a extremo sin pasar por el servidor SIP Al ir la señalización y audio por el mismo puerto, el audio pasa obligatoriamente por el servidor IAX. Consumo alto de recursos en el servidor IAX ante una gran cantidad de llamadas. Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
53 Cuadro N° 4 Beneficios de los protocolos de señalización PROTCOLO NORMA UTILIZADO POR: IAX2 IETF draft Troncales Asterisk Teléfonos Iax2 Conexión con el Proveedor de Servicios Iax SIP Standard IETF Teléfonos SIP Conexión con el Proveedor de Servicios SIP H323 Standard ITU Teléfonos H323 Gateways H323 Conexión externa con un Gatekeeper Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
54 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE DE VOZ Éstos se encargan de asegurar que todos los datos hayan llegado intactos desde el origen al destino, cumpliendo con los requerimientos de calidad de servicio y ancho de banda adecuados. Los paquetes de VoIP se encuentran en el protocolo RTP, el cual va encapsulado en paquetes UDP; no usa TCP porque éste es demasiado pesado para las aplicaciones de tiempo real. Puesto que el datagrama UDP no tiene control sobre el orden en el cual los paquetes son recibidos, o de cuánto tiempo requiere su transmisión, RTP resuelve este problema permitiendo que el receptor ponga los paquetes en el orden correcto y que no “espere” a los paquetes que se hayan perdido en el camino o tarden mucho en ser recibidos (Villalón, 2008). RTP ofrece de extremo a extremo servicios de entrega de los datos que requieren soporte en tiempo real, como voz interactiva y video. Según el RFC 1889, los servicios prestados por RTP incluyen la carga útil de tipo de identificación, secuencia de la numeración, fecha - hora, y el seguimiento de la entrega.
55 Gráfico N° 13 Reordenamiento de paquetes de voz durante el enrutamiento por varias redes Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). GNU-LINUX GNU es un acrónimo recursivo que significa GNU No es Unix (GNU is Not Unix). Este proyecto fue iniciado por Richard Stallman, y anunciado el 27 de septiembre de 1983, con el objetivo de crear un sistema operativo completamente libre. GNU/Linux es equipamiento lógico libre o Software Libre. Esto significa que el usuario tiene la libertad de redistribuir y modificar de acuerdo a necesidades específicas, siempre que se incluya el código fuente, como lo
56 indica la Licencia Publica General GNU (acrónimo de GNU is Not Unix), que es el modo que ha dispuesto la Free Software Foundation (Fundación de equipamiento lógico libre). Esto también incluye el derecho a poder instalar el núcleo de GNU/Linux en cualquier número de ordenadores o equipos de cómputo que el usuario desee. (Barrios Dueñas, 2011) EL KERNEL Linux es un núcleo libre de sistema operativo basado en Unix, es uno de los principales ejemplos de software libre. Linux está licenciado bajo la GPL v2 y está desarrollado por colaboradores de todo el mundo. El núcleo Linux fue concebido por el entonces estudiante de ciencias de la computación finlandés, Linus Torvalds, en 1991. Este Sistema Operativo consiguió rápidamente desarrolladores y usuarios, que adoptaron códigos de otros proyectos de software libre para su uso en el nuevo sistema operativo. El Kernell Linux ha recibido contribuciones de miles de programadores. Normalmente Linux se utiliza junto a un empaquetado de software, llamado distribución Linux (Woohull, 2006).
57 CENTOS CentOS (Community ENTerprise Operating System) es una bifurcación a nivel binario de la distribución Linux Red Hat Enterprise Linux RHEL, compilado por voluntarios a partir del código fuente liberado por Red Hat. Red Hat Enterprise Linux se compone de software libre y código abierto, pero se publica en formato binario usable (CD-ROM o DVD-ROM) solamente a suscriptores pagados. Como es requerido, Red Hat libera todo el código fuente del producto de forma pública bajo los términos de la Licencia pública general de GNU y otras licencias. Los desarrolladores de CentOS usan ese código fuente para crear un producto final que es muy similar al Red Hat Enterprise Linux y está libremente disponible para ser bajado y usado por el público, pero no es mantenido ni asistido por Red Hat. TELEFONÍA VOIP VOIP proviene de las palabras “Voice Over Internet Protocol”, como el término lo dice, hace referencia a la emisión de voz en paquetes IP sobre red de datos como lo puede ser Internet. Llegando a este punto se unen dos mundos que hasta entonces habían convivido separados: la transmisión de voz y la de datos. La Tecnología VOIP transporta la voz, previamente procesada, encapsulándola en paquetes para poder ser
58 transportada sobre redes sin necesidad de disponer de una infraestructura telefónica convencional. Con lo que se consigue desarrollar una única red homogénea en la que se envía todo tipo de información ya sea voz, video o datos. ELEMENTOS DE LA VOIP Dentro de la estructura de una red Voip hay que diferenciar tres elementos fundamentales.  Terminales: Son los dispositivos que utilizarán los usuarios para comunicarse empleando llamadas telefónicas. Implementados tanto en hardware como en software realizan las funciones de los teléfonos tradicionales (Veliz).  Gateways: De forma transparente se encargan de conectar las redes VoIP con las redes de telefonía tradicional.  Gatekeepers: Son el centro neurálgico de las redes VoIP. Se encargan de realizar tareas de autenticación de usuarios, control de admisión, control de ancho de banda, encaminamiento, servicios de facturación y temporización y otros (Veliz).
59 Gráfico N° 14 Elementos y equipos dentro de una red VOIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Seguridad en Voip (Gutierrez Gil, 2008). Análisis: Se observa los elementos que conforman una red VOIP. BENEFICIOS PRINCIPALES DE LA VOIP A pesar de mencionar a la VOIP como una de las tecnologías que permite utilizar los protocolos TCP/IP para realizar conversaciones de voz, la VOIP reemplaza a la telefonía tradicional en un entorno a nivel Empresarial, en la PYMES, hasta incluso en el hogar, complementándola con un sin número de beneficios y ventajas como:
60 Ahorro de dinero Las llamadas realizadas entre dispositivos VOIP son gratuitas, mientras que las que se establecen entre usuarios VOIP y PSTN (Red de telefonía conmutada) deben ser abonadas por el primero, pero a costos realmente reducidos, hasta 50 veces menos que las comunicaciones convencionales a través de operadores locales. “El único costo que se tiene es la factura mensual de Internet a tu proveedor de servicio o ISP. Actualmente el servicio de Internet más común es una ADSL, que se puede emplear de manera ilimitada y conlleva un coste fijo al mes”. (Alcayde García, y otros, 2008). Con el avance tecnológico e informático dentro del ámbito de los códecs para VoIP, en la actualidad es posible establecer comunicación a través de reducidos anchos de banda, ya que los paquetes digitales de voz suelen ser cada vez más pequeños, por lo que viajan a mayor velocidad (Alcayde García, y otros, 2008) Costos bajos en Hardware y Software El único hardware adicional que necesitarás además del ordenador y tu conexión a Internet será una tarjeta de sonido, unos altavoces y un micrófono. Todo este material es hoy en día bastante barato. Existen
61 diferentes paquetes software descargables de Internet que emplean VoIP y que sirven para establecer comunicaciones por voz tales como X-LITE (Alcayde García, y otros, 2008). Además casi en la mayoría de los casos no será necesario recurrir a nuevas instalaciones de cableado estructurado, ya que VoIP se integra con la red de datos existente. Conferencia con más de dos personas En las Centrales telefónicas analógicas tradicionales, se puede establecer llamadas internas hasta un máximo de 2 usuarios. En las Centrales Telefónicas de VOIP se puede establecer desde 2, 3, y hasta más usuarios permitiendo comunicarse en tiempo real. Los paquetes que son utilizados en la red son comprimidos utilizando diferentes codecs para así poder transmitir una cantidad mayor de datos. A este tipo de llamadas también se las denomina llamadas Tripartitas. Adaptabilidad a cualquier red IP La red de telefonía de voz sobre IP no necesita cumplir con ciertos requerimientos en la topología para cumplir su función como tal. Es posible utilizar la telefonía Ip bajo requerimientos mínimos en una red pequeña o establecer un Call Center con muchos usuarios empleando diferentes tecnologías. Todas estas tecnologías pueden variar desde medios de
62 cobre, fibra óptica e inalámbrica, así como también en la utilización de los diferentes estándares de encapsulación en la capa de enlace de datos. Mejor control a través de reportes Las Centrales Telefónicas VOIP almacenan un detalle completo sobre las llamadas entrantes y salientes en una base de datos en el servidor, lo que permite un informe mucho más potente del coste de las llamadas y del tráfico de las llamadas para una buena administración de los recursos. Uso más eficiente del ancho de banda Aproximadamente el 50 % de una conversación de voz es silencio, esto es bueno ya que la VOIP rellena estos espacios en silencio con datos de forma de ancho de banda de los canales de comunicación de datos no sean desaprovechados. La comprensión y posibilidad de eliminar la redundancia cuando se transmite voz serán también factores que elevarán la eficiencia del uso de ancho de banda de conexión (Alcayde García, y otros, 2008). Fax sobre IP Los problemas de los servicios de fax sobre RTC son el alto coste que conllevan para largas distancias, la atenuación de la calidad en las señales analógicas y la incompatibilidad entre algunas máquinas cuando se
63 comunican. La transmisión de fax en tiempo real sobre VoIP simplemente utiliza una interfaz de fax para convertir los datos en paquetes y asegura que éstos serán entregados completamente y de forma segura (Alcayde García, y otros, 2008). Desarrollo de software más productivo La Tecnología VOIP puede combinar diferentes tipos de datos, enrutándolos y señalizándolos de forma muy flexible y robusta. Como resultado de esto, los desarrolladores de aplicaciones de red encontrarán más fácil crear y desplegar aplicaciones que realicen comunicaciones de datos empleando VOIP. Además, la posibilidad de implementar VOIP en navegadores web y servidores proporciona un filón tanto productivo como competitivo a esta tecnología (Alcayde García, y otros, 2008). ASTERISK Asterisk es un programa de software libre (bajo licencia GPL) que proporciona funcionalidades de una central telefónica (PBX). Como cualquier PBX, se puede conectar un número determinado de teléfonos para hacer llamadas entre sí e incluso conectar a un proveedor de VoIP o bien a una RDSI tanto básicos como primarios (García, 2014).
64 Gráfico N° 15 Representación de la Central telefónica Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://zfone.com/prod_asterisk.html. Mark Spencer, de Digium, inicialmente creó Asterisk y actualmente es su principal desarrollador, junto con otros programadores que han contribuido a corregir errores y añadir novedades y funcionalidades. Originalmente desarrollado para el sistema operativo GNU/Linux, Asterisk actualmente también se distribuye en versiones para los sistemas operativos BSD, Mac OS X, Solaris y Microsoft Windows, aunque la plataforma nativa (GNU/Linux) es la que cuenta con mejor soporte de todas. Asterisk incluye muchas características que anteriormente sólo estaban disponibles en costosos sistemas propietarios PBX, como buzón de voz, conferencias, IVR, distribución automática de llamadas, y otras muchas. Los usuarios pueden crear nuevas funcionalidades escribiendo un dialplan
65 en el lenguaje de script de Asterisk o añadiendo módulos escritos en lenguaje C o en cualquier otro lenguaje de programación soportado en GNU/Linux. ARQUITECTURA Asterisk es completamente distinta de otras centrales, como són las PBX tradicionales, el plan de marcación en Asterisk trata a todos los canales entrantes esencialmente de la misma manera. Gráfico N° 16 Estructura Modular de Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
66 En una Central Telefónica tradicional, hay una diferencia lógica entre las estaciones (aparatos telefónicos) y las troncales de los recursos (que se conectan con el mundo exterior). Por ejemplo, que no se puede instalar una puerta de enlace externa en un puerto y la estación de enrutar las llamadas externas a la misma sin necesidad de que los usuarios marquen el número de la primera extensión. Además, el concepto de un recurso fuera de sitio (por ejemplo, un área de recepción) es mucho más difícil de implementar en un PBX tradicional, porque el sistema no permitirá que los recursos externos de acceso a las funciones internas. Asterisk, por otro lado, no tiene un concepto interno de troncos o estaciones. En asterisk, todo lo que entra en él o sale del sistema pasa a través de un canal de algún tipo. Hay muchos tipos diferentes de canales, sin embargo, el dialplan de Asterisk maneja todos los canales de una manera similar, lo que significa que, por ejemplo, un usuario interno puede existir en el extremo de un tronco externo (un teléfono celular o teléfono conectado de manera remota) y se trata a aquel teléfono por el dialplan exactamente de la misma manera que el usuario sería si estuviera en una extensión interna. A menos que haya trabajado con una PBX tradicional, puede que no sea inmediatamente obvio lo poderoso y liberador que es esto (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011).
67 Gráfico N° 17 Comparativa entre PBX tradicional y Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Asterisk, The definitive Guide. Para el correcto y completo funcionamiento de Asterisk, o sea, para vincular las líneas de telefonía actuales y aparatos telefónicos (IP o convencionales) al Asterisk, necesitamos utilizar algunos equipamientos, que servirán para vincular estas tecnologías de telefonía actuales a toda la nueva gama de servicios digitales proveídos por Asterisk  Placas FXO o FXS.  Teléfonos Ips.  SoftPhones.  CODECS.  Protocolos.
68 ELASTIX Elastix es una distribución de “Software Libre” de Servidor de Comunicaciones Unificadas que integra en un solo paquete algunas tecnologías claves como:  VoIP PBX  Fax  Mensajería Instantánea  Email  Colaboración Gráfico N° 18 Logotipo de Elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: www.elastix.org.
69 Elastix tiene múltiples características y funcionalidades relacionadas con los servicios que presta: Telefonía IP, Servidor de Correo, Servidor de Fax, Conferencias, Servidor de Mensajería Instantánea, entre otros. Nuevas características, funcionalidades y servicios son añadidos en el desarrollo de nuevas versiones. La parte de sistema operativo se basa en CentOS, una popular distribución Linux orientada a servidores. Cada uno de estos programas es desarrollado y mantenidos por diferentes compañías y comunidades. Donde está la grandeza de Elastix es en la creación de una interface Web común para la administración de estos servicios y la integración de los mismos de forma sumamente fácil y sencilla (Muñoz, 2009).
70 Gráfico N° 19 Interfaz de administración de elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Ronald Almeida A. – Captura de Imagen Instalación elastix.
71 Gráfico N° 20 Esquema general de los componentes elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). TERMINALES VOIP Existen tres tipos de puntos finales que normalmente se proporcionan a los usuarios que podría servir como un aparato telefónico. Se conoce popularmente como:  Hardphones.  Softphones.  Adaptadores de terminales analógicos (ATA).
72 HARDPHONE Un hardphone es un dispositivo físico. Tiene las características de un teléfono de oficina: tiene un auricular, botones numerados, botón de llamadas en espera y de transferencia, etc. Se conecta directamente a la red, y es lo que se refiere la gente cuando hablan de un teléfono VoIP (o un teléfono SIP). Nuevos modelos de teléfonos IP poseen varios conectores Ethernet (RJ45) en lugar de uno, de esta manera el teléfono se conectará a un conmutador o incluso un router, permitiendo conectar dispositivos como impresoras de red, computadores, y hasta otros teléfonos IP. Gráfico N° 21 Teléfono IP marca ATCOM AT610 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.atcom.cn/AT610.html.
73 SOFTPHONE Un softphone es una aplicación de software que se ejecuta en un ordenador portátil o de escritorio. El audio debe pasar a través del sistema de sonido del PC, por lo que normalmente se necesita un auricular que va a funcionar bien con aplicaciones de telefonía. Más recientemente, las aplicaciones de softphone han sido escritos para los teléfonos inteligentes que le permiten conectarse a otras redes que no sean sólo de la red celular. La interfaz del softphone a menudo se ha adaptado para parecerse a un teléfono físico, pero esto no es necesario. Existe una larga lista de ellos, ya sea de pago o de uso libre, con un sinfín de características interesantes. Quizás entre los más usados se encuentran dos muy conocidos: Xlite y Twinkle.
74 Gráfico N° 22 Interfaz del softphone VOIP – XLITE 4 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Interfaz del Xlite instalada en una PC. WEBPHONE O TELÉFONOS WEB Un teléfono web no es más que un cliente de VozIP pero que está desarrollado completamente para funcionar en una página web. Su gran ventaja es que no requiere, generalmente, de la descarga de ningún tipo de software. Esta característica puede ser muy importante en ciertos entornos donde las políticas de seguridad los administradores en los equipos impiden la instalación de programas no autorizados. El uso de teléfonos web no está tan extendido como el de los softphones, aunque cada vez se pueden encontrar con más frecuencia. (Alcayde García, y otros, 2008)
75 Gráfico N° 23 Un webphone con funcionamiento de un teléfono IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.ribbit.com/crm/salesforce/screenshots.php. ATA Un ATA está diseñado para permitir que los teléfonos analógicos tradicionales (y otros dispositivos analógicos, tales como máquinas de fax, teléfonos inalámbricos, amplificadores de paginación, sirve para conectarse a una red SIP, y por lo general será una caja de tamaño sándwich que contiene un conector RJ-11 conector para el teléfono (comúnmente conocido como un puerto FXS), un conector RJ-45 para la red, y un conector de alimentación. Algunos ATA puede soportar más de un teléfono analógico.
76 Gráfico N° 24 ATA Grandstream para conexión de teléfonos analógicos Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: www.grandstream.com. Hardphones tienen la ventaja de que los terminales tienen buenas propiedades acústicas para comunicaciones de voz. Cualquier teléfono de decente calidad está diseñado para recoger las frecuencias de la voz humana, filtrar el ruido de fondo no deseado, y normalizar la forma de onda resultante. La gente ha estado usando los teléfonos durante el tiempo que la red telefónica ha existido, y que tienden a preferir lo que es familiar, por lo que tener un dispositivo que se comunica con Asterisk utilizando una interfaz familiar será atractivo para muchos usuarios. Además, un hardphone no requiere el equipo para estar en ejecución todo el tiempo. Las desventajas de hardphones incluyen que son no portátiles y costosos, en relación con los softphones la calidad de muchos en el mercado que están disponibles de forma gratuita. Además, el desorden extra en su
77 escritorio puede no ser deseable si tiene espacio de trabajo limitado, y si se mueven mucho y no es por lo general en el mismo lugar, un hardphone no es probable que se adapte a sus necesidades (aunque, una en cada ubicación en la que con frecuencia puede ser una solución válida). CODIFICACIÓN Y DECODIFICACIÓN DE VOZ Un codificador-decodificador o de manera abreviada "codec" es un algoritmo que traduce una señal analógica en una señal digital. Por lo tanto uno de los aspectos a valorar a la hora de elegir un codec es el tamaño al codificar la onda analógica. Si el tamaño es muy grande una vez finalizada la codificación, la compresión del codec será baja y por lo tanto se espera una buena fidelidad en sonido digital. Sin embargo, al tener un tamaño grande se requiere un mayor ancho de banda para transmitirlo. Por otro lado si el tamaño es pequeño tras la codificación, el ratio de compresión es alto y no se espera tanta fidelidad con el sonido analógico original como en el caso anterior. En este caso al ser el ratio de compresión alto, no requiere tanto ancho de banda para poder ser enviado por la red. Por tanto la elección de un codec de mayor o menor fidelidad hay que valorarlo, ya que no siempre es tan importante un alto grado de fidelidad. Por ejemplo, en el caso de los humanos nuestro oído tiene unos límites a partir de los cuales no percibe mejoras en la calidad del sonido y es entonces importante no seleccionar un codec con demasiada calidad pero sí con el menor consumo
78 de ancho de banda posible manteniendo una calidad aceptable, lo que nos va a permitir tener un mayor número de comunicaciones VoIP simultáneamente. (Alcayde García, y otros, 2008). Cuadro N° 5 Comparativa de los codecs Nombre Bit rate (Kbps) Audio Útil (Bytes) Ancho Estimado (Kbps) Latencia (ms) Observaciones Calidad General G 721 64 240 74.6 30 PCM. Existen 2 versiones “ulaw” (US/JAPAN) y “alaw” (Europa) 4.1 G 723.1 6.4 24 17 30 Utiliza (MPLQ) o (ACELP). Alta comprensión manteniendo una buena calidad 3.8 – 3.9 G. 726 32 80 48 20 ADPCM Sustituye a los Codecs G721 y G 723 3.85 G. 728 16 60 26.6 30 Utiliza (CELP) para codificar 3.61 G. 729 8 20 24 20 G 729 codec original. G 729ª menos complejo que G729 pero menor calidad (compatible con G729). G729B es como G729 pero con supresión de silencios (no es compatible con las anteriores). Por último G729 B es un G729A con supresión de silencios y únicamente compatible con G729B. 3.92 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
79 CANCELADOR DE ECO En muchas ocasiones, cuando estamos utilizando tarjetas analógicas y/o digitales para sacar las llamadas con Asterisk, hemos experimentado problemas de eco. El eco es generado por la reflexión del audio trasmitido que se devuelve a quien lo ha originado con un retraso que puede variar de algunos milisegundos a centenares de milisegundos. Más alto el tiempo de retraso, más fastidioso el eco (VoztoVoice, 2011). POR HARDWARE Una de las principales ventajas del canceladores de eco por hardware es que no consumen procesador y mejoran considerablemente la calidad de audio. Algunos dispositivos gateway SIP tienen canceladores de eco integrados, generalmente de 16 o 32ms, por regla general suficiente para el echo habitual que se producen en las líneas analógicas. La forma más eficaz para manejar la cancelación de eco no está en el software. Si usted está planeando en implementar un sistema de buena calidad, gastar el dinero extra y tarjetas de compra para el sistema que a bordo de cancelación de eco por hardware. Estas tarjetas son un poco más caro, pero rápidamente se pagan por sí mismos en términos de reducción de la carga de la CPU. (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011)
80 POR SOFTWARE Las librerías de DAHDI por defecto vienen con un cancelador de eco software que a veces no logra solucionar este tipo de problema. En estos casos la mejor solución es instalar el cancelador de eco OSLEC. El cancelador de eco SoftECHO, de la empresa Octasic, permite dotar a las tarjetas de telefonía que carecen de cancelación de eco por hardware, de una solución de supresión de eco de alta calidad y efectividad. Ventajosamente podemos contar con el cancelador de eco SoftEcho de Octasic en la distribución Elastix 2.2 por lo que no es necesario volverlo a instalar, solo basta con que la tarjeta esté conectada y correctamente en funcionamiento. SoftECHO provee de colas de hasta 128 ms de cancelación de eco a cualquier tarjeta que funcione bajo DAHDI (RDSI o Analógica) con un límite de 16 canales simultáneos. CALIDAD DE SERVICIO El gran impacto de la Telefonía VOIP es algo evidente y las principales motivos es la convergencia y el aprovechamiento de los recursos y los beneficios que trae consigo el protocolo IP.
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  • 1. UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. TESIS DE GRADO Previa a la obtención del Título de: INGENIERO EN SISTEMAS COMPUTACIONALES RONALD EDMUNDO ALMEIDA ARBOLEDA TUTOR: ING. ALFONSO ANÍBAL GUIJARRO RODRÍGUEZ Mg. GUAYAQUIL – ECUADOR 2015
  • 2. REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS FICHA DE REGISTRO DE TESIS TÍTULO “Implementar una central telefónica ip basada en tecnología open source en la carrera de ingeniería en sistemas computacionales”. REVISORES INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil FACULTAD: Ciencias matemáticas y físicas CARRERA: Ingeniería en Sistemas Computacionales FECHA DE PUBLICACIÓN: 23/09/2015 N° DE PAGS: 161 páginas AREA TEMÁTICA: SISTEMAS OPERTATIVOS PALABRAS CLAVES: Implementar, telefonía ip, open source RESUMEN: El principal objetivo de éste proyecto se basa en la implementación de una Central de Telefonía IP, utilizando como recurso una computador, en conjunto con Herramientas GNU GPL (Linux y Asterisk), dando como resultado una Central Telefónica IP robusta capaz de satisfacer las necesidades de los usuarios y de reducir los gastos operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. N° DE REGISTRO (en base de datos): N° DE CLASIFICACIÓN: N° DIRECCIÓN URL (tesis en la web) ADJUNTO PDF: SI X NO CONTACTO CON AUTOR: Ronald Edmundo Almeida Arboleda Teléfono: 3840714 E-mail: almeida_ron ald@hotmail.com CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: Carrera de ingeniería en sistemas computacionales Nombre: Ab. Juan Chavez Atocha Teléfono: 2307729
  • 3. iii APROBACIÓN DEL TUTOR En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES”. Elaborado por el Sr. Ronald Edmundo Almeida Arboleda, egresado de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del título de ingeniero en sistemas computacionales, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, le apruebo en todas sus partes. Atentamente, ……………………………………………… Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodríguez Mg. TUTOR
  • 4. iv CERTIFICACIÓN DE GRAMATÓLOGA Quien suscribe el presente certificado, se permite informar que después de haber leído y revisado gramaticalmente el contenido de la tesis de grado de: Ronald Edmundo Almeida Arboleda. Cuyo tema es: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Certifico que es un trabajo de acuerdo a las normas morfológicas, sintácticas y simétricas vigentes. Atentamente, …………………………………………………. NOMBRE DEL GRAMATOLOGO # LICENCIA, M Sc.
  • 5. v DEDICATORIA A mi papá y mamá por el gran apoyo incondicional que de manera directa e indirecta siempre estuvieron respaldándome y por ser parte fundamental en mi vida.
  • 6. vi AGRADECIMIENTO Agradecimiento especialmente a Jehová, a mis padres, hermanos y a mis amigos especialmente al Ing. Alfonso Guijarro que depositaron vuestra confianza en mis capacidades para demostrar a la Sociedad el esfuerzo empleado para superar nuestra realidad, y para que muchos jóvenes también se propongan como meta alcanzar muchos sueños para beneficio de nuestro País.
  • 7. vii TRIBUNAL DE GRADO Ing. Eduardo Santos Baquerizo Ms. c Ing. Inelda Martillo Mgs. c DECANO DE LA FACULTAD DIRECTOR CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS Ing. Alfonso Guijarro Rodríguez Ms. c TUTOR PROFESOR DEL ÁREA – TRIBUNAL Ab. Juan Chávez A. SECRETARIO
  • 8. viii DECLARACIÓN EXPRESA “La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”. RONALD EDMUNDO ALMEIDA ARBOLEDA
  • 9. ix UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Tesis de Grado que se presenta como requisito para optar por el Título de INGENIERO en SISTEMAS COMPUTACIONALES. Autor: Ronald Edmundo Almeida Arboleda C.C. 0924235914 Tutor: Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodriguez Mg. Guayaquil, 23 de septiembre del 2015
  • 10. x CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR En mi calidad de Tutor de Tesis de Grado, nombrado por el Departamento de Investigación, Desarrollo Tecnológico y Educación Continua de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales de la Universidad de Guayaquil, CERTIFICO: Que he analizado el Proyecto de Grado presentado por el egresado(a) Ronald Edmundo Almeida Arboleda, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero cuyo problema es: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Considero aprobado el trabajo en su totalidad. Presentado por: ALMEIDA ARBOLEDA RONALD EDMUNDO Cédula de ciudadanía N°. 0924235914 Tutor: Ing. ALFONSO ANÍBAL GUIJARRO RODRÍGUEZ Mg. Guayaquil, 23 de septiembre del 2015
  • 11. xi UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES Autorización para Publicación de Tesis en Formato Digital 1. Identificación de la Tesis Nombre Alumno: Ronald Edmundo Almeida Arboleda Dirección: Cdla. Santa Mónica mz. 19 v. 12 Teléfono: 3840714 E-mail: Almeida_ronald@hotmail.com Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas Carrera: Ingeniería en Sistemas Computacionales Título al que opta: Ingeniero en Sistemas Computacionales Profesor guía: Ing. Alfonso Aníbal Guijarro Rodríguez Ms. c Título de la Tesis: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Temas Tesis: TELEFONÍA IP 2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica de la Tesis A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de esta tesis. Publicación electrónica: Inmediata x Después de 1 año Firma Alumno: 3. Forma de envío: El texto de la Tesis debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc. O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF. DVDROM x CDROM
  • 12. xii ÍNDICE GENERAL UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL....................................................................... i REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS ...................... ii APROBACIÓN DEL TUTOR...............................................................................iii CERTIFICACIÓN DE GRAMATÓLOGA........................................................... iv DEDICATORIA ..................................................................................................... v AGRADECIMIENTO............................................................................................ vi TRIBUNAL DE GRADO..................................................................................... vii DECLARACIÓN EXPRESA ..............................................................................viii UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL..................................................................... ix CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR............................................... x ÍNDICE GENERAL.............................................................................................. xii ABREVIATURAS............................................................................................... xvi SIMBOLOGÍA...................................................................................................xviii ÍNDICE DE CUADROS...................................................................................... xix ÍNDICE DE GRÁFICOS .................................................................................... xxii RESUMEN......................................................................................................... xxvi ABSTRACT...................................................................................................... xxvii INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 1 CAPÍTULO I - EL PROBLEMA ........................................................................... 5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................... 5 UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO ....................................... 5 SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS.................................................. 7 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ........................................... 8 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA.................................................................. 10 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.................................................................. 11 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA..................................................................... 13 OBJETIVOS ......................................................................................................... 16 ALCANCES DEL PROBLEMA.......................................................................... 18 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ................................................................. 20 CAPÍTULO II - MARCO TEÓRICO................................................................... 21
  • 13. xiii ANTECEDENTES DEL ESTUDIO..................................................................... 21 FUNDAMENTACION TEÓRICA....................................................................... 23 TELEFONÍA TRADICIONAL ............................................................................ 23 SISTEMAS DIGITALES...................................................................................... 24 CENTRALES TELEFÓNICAS TRADICIONALES........................................... 29 PROTOCOLO TCP/IP.......................................................................................... 30 EL INTERNET ..................................................................................................... 30 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE ................................................................... 35 PROTOCOLOS PARA VOIP............................................................................... 40 PROTOCOLO H323............................................................................................. 48 PROTOCOLO IAX2 (Inter-Asterisk Exchange Protocol) ................................... 50 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE DE VOZ.................................................... 54 GNU-LINUX ........................................................................................................ 55 EL KERNEL......................................................................................................... 56 CENTOS ............................................................................................................... 57 TELEFONÍA VOIP .............................................................................................. 57 BENEFICIOS PRINCIPALES DE LA VOIP ...................................................... 59 ASTERISK............................................................................................................ 63 ARQUITECTURA................................................................................................ 65 ELASTIX.............................................................................................................. 68 TERMINALES VOIP ........................................................................................... 71 CODIFICACIÓN Y DECODIFICACIÓN DE VOZ............................................ 77 CANCELADOR DE ECO .................................................................................... 79 CALIDAD DE SERVICIO................................................................................... 80 CONSIDERACIONES EN LA CALIDAD DE SERVICIO................................ 84 CONEXIÓN A LA PSTN..................................................................................... 85 TARJETAS ANALÓGICAS ................................................................................ 86 TARJETAS DIGITALES ..................................................................................... 89 LÍNEAS SIP.......................................................................................................... 91 PROYECTO DAHDI............................................................................................ 93 SEGURIDAD EN LA VOIP................................................................................. 95 IMPORTANCIA DE LA SEGURIDAD .............................................................. 95 ELEMENTOS SUSCEPTIBLES DE ATAQUES................................................ 96 SEGURIDAD EN LAS TERMINALES .............................................................. 96
  • 14. xiv SEGURIDAD EN LA RED VOIP........................................................................ 99 SEGURIDAD EN EL SERVIDOR ASTERISK ................................................ 102 DEFINICIONES CONCEPTUALES ................................................................. 106 FUNDAMENTACION LEGAL......................................................................... 108 DECRETO 1014 SOBRE EL USO DEL SOFTWARE LIBRE......................... 108 OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA .... 109 COORDINACIÓN DE INVESTIGACIÓN DE LAS UNIDADES ACADÉMICAS .................................................................................................. 110 SEGÚN LA LEY DE EDUCACIÓN SUPERIOR:............................................ 110 CAPÍTULO I DE LA CONSTITUCIÓN, FINES Y OBJETIVOS DEL SISTEMA NACIONAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR..................................................... 110 SECCIÓN NOVENA DE LA CIENCIA Y TECNOLOGÍA ............................. 111 SEGÚN LA LEY DE PROPIEDAD INTELECTUAL SECCIÓN V ................ 112 DISPOSICIONES ESPECIALES SOBRE CIERTAS OBRAS......................... 112 HIPÓTESIS PREGUNTAS A CONTESTARSE ............................................... 113 VARIABLES DE LA INVESTIGACION.......................................................... 114 VARIABLES INDEPENDIENTES.................................................................... 114 VARIABLES DEPENDIENTES........................................................................ 115 CAPÍTULO III - METODOLOGÍA................................................................... 116 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 116 MODALIDAD DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................... 116 TIPO DE INVESTIGACIÓN ............................................................................. 117 POBLACIÓN Y MUESTRA.............................................................................. 119 POBLACIÓN...................................................................................................... 119 MUESTRA.......................................................................................................... 120 INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................. 125 PROCEDIMIENTOS DE LA INVESTIGACION ............................................. 125 INTERNET ......................................................................................................... 126 RECOLECCIÓN DE DATOS ............................................................................ 127 LA ENCUESTA.................................................................................................. 127 PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS .................................................................... 127 CRITERIOS PARA LA ELABORACIÓN DE LA PROPUESTA.................... 148 CAPÍTULO IV - MARCO ADMINISTRATIVO .............................................. 149 CRONOGRAMA................................................................................................ 149 PRESUPUESTO ................................................................................................. 151
  • 15. xv CAPÍTULO V - CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES....................... 154 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................. 157 ANEXOS............................................................................................................. 161
  • 16. xvi ABREVIATURAS VOIP Voz sobre Protocolo de Internet TCP Protocolo de control de Transmisión IP Protocolo de internet CISC Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales SIP Protocolo de Inicio de Sesiones GPL Licencia Pública General IAX Protocolo de cambio entre asterisk LAN Red de área local WAN Red de área amplia RTB Red de telefonía básica RDSI Red digital de Servicios integrados DSL Línea de abonado digital ADSL Línea de abonado digital asimétrica XDSL Digitalización del bucle de abonado digital TV Televisión POTS Servicio telefónico de abonado antiguo ARPANET Agencia de investigación de Proyectos avanzados IANA Autoridad de números asignados de internet PDU Unidad de datos de protocolo PBX Central secundaria privada automática PSTN Red pública de telefonía conmutada IVR Contestador automática de voz FXO Foreign Exchange office (interfaz para conectar el teléfono) FXS Foreign Exchange subscriber (interfaz para conectar la pstn) TTL Tiempo de vida del paquete NAT Traducción de direcciones de red IETF Grupo de trabajo de ingeniería de internet
  • 17. xvii ITU Unión Internacional de telecomunicaciones RTC Red telefónica conmutada QOS Calidad de servicios DNS Servicio de nombre de dominios RTP Red de telefonía pública UA Agente de usuarios UAC Cliente agente de usuario UAS Cliente agente servidor URL Localizador uniforme de recursos FTP Protocolo de transferencia de archivos POP3 Protocolo de oficina de correo versión 3 HTTP Protocolo de transferencia de hipertexto HTTPS Protocolo seguro de transferencia de hipertexto SMB Protocolo de intercambio de archivos SMTP Protocolo simple de transferencia de correo electrónico
  • 18. xviii SIMBOLOGÍA S Desviación estándar. e Error de estimación. E Margen de error. E(y) Esperanza matemática de la v.a. y. S Estimados de la desviación estándar. N Tamaño de la población. K Constante de corrección de error. PQ Varianza. N Tamaño de la muestra.
  • 19. xix ÍNDICE DE CUADROS CUADRO N° 1 TABLA DE MENSAJES SIP 45 CUADRO N° 2 TABLA DE LISTADO DE LOS CÓDIGOS DE RESPUESTA A LAS PETICIONES SIP 46 CUADRO N° 3 COMPARATIVA ENTRE SIP E IAX 52 CUADRO N° 4 BENEFICIOS DE LOS PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN 53 CUADRO N° 5 COMPARATIVA DE LOS CODECS 78 CUADRO N° 6 VALORES PERMITIDOS PARA UNA BUENA CALIDAD DE SERVICIO 83 CUADRO N° 7 DATOS TOMADOS DEL DEPARTAMENTO TÉCNICO DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES 120 CUADRO N° 8 DATOS PARA EL CÁLCULO DE LA MUESTRA 121 CUADRO N° 9 DISTRIBUCIÓN PROPORCIONAL DE LA POBLACIÓN Y MUESTRA 123 CUADRO N° 10 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES 124 CUADRO N° 11 PREGUNTA 1 128 CUADRO N° 12 PREGUNTA 2 129 CUADRO N° 13 PREGUNTA 3 130 CUADRO N° 14 PREGUNTA 4 131
  • 20. xx CUADRO N° 15 PREGUNTA 5 132 CUADRO N° 16 PREGUNTA 6 133 CUADRO N° 17 PREGUNTA 7 134 CUADRO N° 18 PREGUNTA 8 135 CUADRO N° 19 PREGUNTA 9 136 CUADRO N° 20 PREGUNTA 10 137 CUADRO N° 21 PREGUNTA 21 138 CUADRO N° 22 PREGUNTA 12 139 CUADRO N° 23 PREGUNTA 13 140 CUADRO N° 24 PREGUNTA 14 141 CUADRO N° 25 PREGUNTA 15 142 CUADRO N° 26 PREGUNTA 16 143 CUADRO N° 27 PREGUNTA 17 144 CUADRO N° 28 PREGUNTA 18 145 CUADRO N° 29 PREGUNTA 19 146
  • 21. xxi CUADRO N° 30 PREGUNTA 20 147 CUADRO N° 31 INVERSIÓN EN EQUIPOS TECNOLÓGICOS 151 CUADRO N° 32 DETALLE DE LA INVERSIÓN EN EQUIPOS TECNOLÓGICOS 152 CUADRO N° 33 DETALLE DE EGRESOS DEL PROYECTO 153
  • 22. xxii ÍNDICE DE GRÁFICOS GRÁFICO N° 1 ESQUEMA DE TECNOLOGÍA ADSL 28 GRÁFICO N° 2 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE UNA PBX 29 GRÁFICO N° 3 ESQUEMA DE DIRECCIONAMIENTO IP 32 GRÁFICO N° 4 ENCAPSULAMIENTO DE LA CAPA DE RED 33 GRÁFICO N° 5 CAMPOS DEL ENCABEZADO DEL PAQUETE IP 34 GRÁFICO N° 6 MULTIPLEXACIÓN DE DIFERENTES COMUNICACIONES EN LA CAPA DE TRANSPORTE 36 GRÁFICO N° 7 DATOS INCLUIDOS EN LOS ENCABEZADOS TCP Y UDP 39 GRÁFICO N° 8 UBICACIÓN DEL PROTOCOLO SIP EN EL MODELO TCP/IP 41 GRÁFICO N° 9 INFRAESTRUCTURA SIP 44 GRÁFICO N° 10 ESTABLECIMIENTO DE LA LLAMADA A TRAVÉS DEL PROTOCOLO SIP 47 GRÁFICO N° 11 ESTRUCTURA DEL PROTOCOLO H323 49 GRÁFICO N° 12 INTERCONEXIÓN ENTRE ASTERISK UTILIZANDO EL PROTOCOLO IAX2 51 GRÁFICO N° 13 REORDENAMIENTO DE PAQUETES DE VOZ DURANTE EL ENRUTAMIENTO POR VARIAS REDES 55 GRÁFICO N° 14
  • 23. xxiii ELEMENTOS Y EQUIPOS DENTRO DE UNA RED VOIP 59 GRÁFICO N° 15 64 GRÁFICO N° 16 ESTRUCTURA MODULAR DE ASTERISK 65 GRÁFICO N° 17 COMPARATIVA ENTRE PBX TRADICIONAL Y ASTERISK 67 GRÁFICO N° 18 LOGOTIPO DE ELASTIX 68 GRÁFICO N° 19 INTERFAZ DE ADMINISTRACIÓN DE ELASTIX 70 GRÁFICO N° 20 ESQUEMA GENERAL DE LOS COMPONENTES ELASTIX 71 GRÁFICO N° 21 TELÉFONO IP MARCA ATCOM AT610 72 GRÁFICO N° 22 INTERFAZ DEL SOFTPHONE VOIP – XLITE 4 74 GRÁFICO N° 23 UN WEBPHONE CON FUNCIONAMIENTO DE UN TELÉFONO IP 75 GRÁFICO N° 24 ATA GRANDSTREAM PARA CONEXIÓN DE TELÉFONOS ANALÓGICOS 76 GRÁFICO N° 25 FUNCIONALIDAD DE LOS FXO - FXS 87 GRÁFICO N° 26 TARJETA PCIE CON PUERTOS FXO Y FXS PARA CONEXIÓN ANALÓGICA 88 GRÁFICO N° 27 TARJETA PCI DIGIUM CON PUERTOS FXO Y FXS PARA CONEXIÓN ANALÓGICA 89 GRÁFICO N° 28 90
  • 24. xxiv GRÁFICO N° 29 ESQUEMA CONCEPTUAL DE CONEXIÓN A LA PSTN MEDIANTE TRONCALES SIP 92 GRÁFICO N° 30 PREGUNTA 1 128 GRÁFICO N° 31 PREGUNTA 2 129 GRÁFICO N° 32 PREGUNTA 3 130 GRÁFICO N° 33 PREGUNTA 4 131 GRÁFICO N° 34 PREGUNTA 5 132 GRÁFICO N° 35 PREGUNTA 6 133 GRÁFICO N° 36 PREGUNTA 7 134 GRÁFICO N° 37 PREGUNTA 8 135 GRÁFICO N° 38 PREGUNTA 9 136 GRÁFICO N° 39 PREGUNTA 10 137 GRÁFICO N° 40 PREGUNTA 11 138 GRÁFICO N° 41 PREGUNTA 12 139 GRÁFICO N° 42 PREGUNTA 13 140 GRÁFICO N° 43 PREGUNTA 14 141
  • 25. xxv GRÁFICO N° 44 PREGUNTA 15 142 GRÁFICO N° 45 PREGUNTA 16 143 GRÁFICO N° 46 PREGUNTA 17 144 GRÁFICO N° 47 PREGUNTA 18 145 GRÁFICO N° 48 PREGUNTA 19 146 GRÁFICO N° 49 PREGUNTA 20 147
  • 26. xxvi UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. RESUMEN El servicio de telefonía es un medio de comunicación indispensable en todo momento, desde el hogar, centros educativos (Universidades, colegios, escuelas), negocios de toda índole (empresas estatales y privadas), hasta para uso personal. El uso de esta tecnología no solamente radica en la cantidad de usuarios que poseen un teléfono o un celular sino en la calidad de servicio que ofrecen a un costo bajo. Todos estos organismos en todo momento necesitan el servicio telefónico que esté disponible, sea accesible sin interrupciones o congestionamiento y sea fácil de usar manteniendo la seguridad y escalabilidad en el tiempo. Debido a los grandes avances tecnológicos constantes, y siendo parte de ésta innovación se implementa un sistema de telefonía de voz sobre el protocolo de internet, solución adecuada para la problemática que tiene la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y networking, siendo un gran impulso para la mejora de la Institución. Antes de llevar a cabo dicha implementación del sistema de voz sobre ip, se hizo un estudio previo de los recursos a utilizar, tales como el servidor, los teléfonos ip, tarjeta de comunicación telefónica, medio de comunicación, y software open source que me permita gestionar las llamadas telefónicas. Autor: Ronald Almeida A. Tutor: Ing. Alfonso Guijarro Mg.
  • 27. xxvii UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. ABSTRACT Telephone service is an indispensable means of communication at any time, from home, educational institutions (universities, colleges, schools), businesses of all kinds (government and private companies), even for personal use. The use of this technology lies not only in the number of users that have a phone or a cell but in the quality of service offered at a low cost. All these bodies at all times need phone service to be available, accessible, uninterrupted or congestion and is easy to use and scalability while maintaining security over time. Due to the large constant technological advances, and being part of this innovative system of voice over internet protocol, appropriate solution to the problem that has the Engineering Degree in Computer Systems Networking and is implemented to be a big boost for improving the institution. Before carrying out such implementation of voice over ip, was a preliminary study of resource use, such as the server, ip phone, card phone communication, media, and open source software that will let me managing telephone calls. Autor: Ronald Almeida A. Tutor: Ing. Alfonso Guijarro Mg.
  • 28. 1 INTRODUCCIÓN Desde la Creación de las Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales en el año de 1996, fecha en la que Inicia su participación como Institución Educativa a Nivel Superior, y gracias a la gestión de autofinanciamiento de los Estudiantes que hicieron posible la adquisición de equipos de cómputo e infraestructura tecnológica para su correcta administración; actualmente la Institución como tal ha crecido y todo aquel equipo que en algún momento fue de gran utilidad, hoy en día necesita una innovación sobre todo por una mejora en los servicios tecnológico y en el uso de nuevas herramientas que ayudarán a mejorar la productividad. Prueba de aquello es el equipo utilizado para administrar las llamadas telefónicas como es la Central Analógica Panasonic KX T308 10, el cual utiliza la tecnología de hace varias décadas atrás, éste equipo se mantiene con las características con las que fue creada (límite de hasta 2 líneas analógicas exteriores y 7 extensiones internas), siendo en el presente un equipo que no permite escalar y optimizar las actividades que a diario el personal Administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales realiza. A partir de los años 90s, en donde el uso del internet seguía incrementando notablemente el gran auge que éste causaba, muchos desarrolladores
  • 29. 2 tenían otras expectativas y vieron que es una forma económica de manejar comunicaciones de voz conocida actualmente como VOIP (Voice Over Internet Protocol). Los servicios iniciales en Telefonía IP eran básicos y de poca calidad, sin embargo la voz sobre el protocolo IP ha ido evolucionando a gran escala hasta convertirse en la revolución de las telefonías, siendo enfocada en diferentes ámbitos desde pequeñas a grandes Instituciones (Públicas y Privadas) generando gran interés en el mundo de las Telecomunicaciones. Los grandes avances tecnológicos y en especial el empleo de la Telefonía IP desarrollado hace más de una década, ha conseguido en los últimos años niveles operativos competitivos respecto a servicios de telefonía tradicional, trayendo así nuevos retos en muchos aspectos a la estructura tradicional y de equipos propietarios difíciles de conseguir e implementar. Gracias a las tecnologías actuales de redes LAN que permiten trabajar a grandes velocidades y a los diferentes protocolos de Comunicación, la convergencia permite ofrecer nuevas capacidades en la actividad de las redes y proporcionar los servicios necesarios para los múltiples tipos de datos, como voz, video interactivo, y otros, lo cual implica la baja inversión en la implementación y en la reducción de gastos administrativos.
  • 30. 3 Asterisk es una plataforma Híbrida Open-Source capaz de soportar diferentes tipos de hardware, software o aplicaciones de telefonía, dando un cambio radical en los sistemas de comunicaciones ofreciendo una mayor flexibilidad y escalabilidad, demostrando así gran ventaja en comparación con las centrales telefónicas propietarias; las características de código abierto la convierten con una poderosa potencialidad para ser adaptable a cualquier necesidad. El principal objetivo de éste proyecto se basa en el estudio, análisis e implantación de una Central de Telefonía IP, utilizando como recurso un computador personal y aplicando Herramientas GNU GPL (Linux y Asterisk), dando como resultado una Central Telefónica IP robusta capaz de satisfacer las necesidades de los usuarios y de reducir los gastos operativos de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. En el capítulo I se detalla las causas y las consecuencias del problema del actual sistema telefónico de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, evaluando el problema y estableciendo una solución que permitirá mejorar la comunicación con los diferentes departamentos, se describen los objetivos generales y específicos, y la importancia que representa para la Institución.
  • 31. 4 En el capítulo II, el marco teórico muestra un estudio donde se da importancia a la aplicabilidad de la Telefonía de voz sobre IP, en éste capítulo se desarrolla la fundamentación teórica en que se basa la implementación. En el capítulo III, la implementación se lo establece como proyecto factible, ya que se usa herramientas open source, el cual no requiere de compra de licencia y está en constante actualización para nuevos módulos sin tener que pensar en grandes inversiones. El capítulo IV, mediante el diagrama de Gantt se establece la relación de las actividades y los tiempos estimados desde el inicio del proyecto. Se establece un presupuesto que detalla los gastos para cumplir con el proyecto. El capítulo V, describe las conclusiones y recomendaciones que forman parte primordial del proyecto, brinda un enfoque a futuras investigaciones e implementaciones para mejorar tecnológicamente el centro de cómputo de la Institución.
  • 32. 5 CAPÍTULO I EL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO Desde la creación del teléfono en los años 1870 hasta la actualidad diferentes fabricantes han puesto su mayor esfuerzo para que éste dispositivo no sea solamente un equipo utilizado en el hogar sino también sea útil en diferentes ámbitos como pequeñas empresas, Instituciones Educativas, Gobiernos, y hasta en las grandes transnacionales, promoviendo mejores servicios de telefonía. Durante el transcurso de los años surgen equipos que ofrecen este servicio, dando lugar a la PBX (Private Branch Exchange), la cual es un dispositivo de telefonía que actúa como un conmutador de llamadas. La PBX analógica se encuentra instalada en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y conecta las llamadas con los teléfonos situados e instalados en la misma. Cuenta con un número limitado de 2 líneas externas que se conectan con la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada) denominadas líneas troncales, para realizar o recibir llamadas externas a la Institución desde un lugar externo que puede ser otra línea analógica.
  • 33. 6 En la actualidad realizar el cambio de la pequeña Central PBX analógica de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales por una PBX que soporte un mayor número de extensiones y líneas externas, sería una inversión muy representativa en gasto adquisitivo, costo en llamadas y poco provechosa para la Institución, pues estaría en las mismas circunstancias, que a corto plazo sería una mala inversión Un Sistema de voz sobre ip o telefonía ip, es una tecnología que permite integrar la voz en el mismo cableado estructurado donde se transmite la información en forma de paquetes de datos, el cual utiliza diferentes protocolos de comunicación a la vez permite realizar llamadas analógicas y digitales en un mismo sistema. Los servicios comunes de buzón de voz, conferencias, colas de llamada, música en espera, llamadas tripartitas, que comúnmente las podemos apreciar en los equipos PBX tradicionales, siguen siendo parte fundamental en la comunicación, más aún tienen la potencialidad de ser programables en la mayoría de los lenguajes de programación, para realizar cualquier función en Sistemas de Telefonía Open-Source. Emplear redes de paquetes utilizando computador, interfaces de red e interfaces análogas y teléfonos estándares IP, en definitiva voz, fax, ivrs, aplicaciones de mensajes de voz, por medio de redes IP, en lugar de ser
  • 34. 7 ruteadas por la red telefónica convencional, supera los inconvenientes de elevados gastos administrativos considerando como objetivo la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales. SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS Debido a los avances tecnológicos que evolucionan constantemente y en especial la Voz sobre IP, estos presentan mayores ventajas y retos con respecto a tecnologías de comunicación que ofrecen características limitadas, debido a pocos beneficios que brindan ya sea por el mantenimiento que cuesta o por la incompatibilidad e interoperabilidad de Hardware de otros fabricantes. La Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales desde su creación en el año de 1996 hasta la actualidad maneja una PBX tradicional con un total de 7 extensiones internas y 2 troncales analógicas que conectan a la Red de telefonía Pública (PSTN), lo cual no permite flexibilizar la comunicación que se maneja en el entorno Laboral. La implementación de equipos y dispositivos de marcas propietarias (Cisco, Nortel, Avaya, Siemens) que incorporen la tecnología VOIP en la Carrera representa una inversión excesiva para su adquisición.
  • 35. 8 CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA CAUSAS  El uso de las líneas telefónicas para realizar llamadas locales entre departamentos de la misma Institución.  El uso de equipos tradicionales que incorporan poca o limitada tecnología que impiden efectivizar las tareas o actividades del personal.  Poca renovación en equipos unificados con Software Open-Source de Telefonía IP.  La central PBX tradicional de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales ofrece poca o escasa administración y monitorización de las llamadas internas y externas.  Pocos usuarios tienen acceso a este servicio telefónico.  La incompatibilidad de la PBX PANASONIC KX T308 10 con equipos propietarios de diferentes marcas.
  • 36. 9 CONSECUENCIAS  Altos gastos operativos que se generan al realizar llamadas internas, por el mal uso de los recursos de las telecomunicaciones.  Aislamiento de las tecnologías actuales por el uso de equipos tradicionales que no prestan flexibilidad al usuario final.  Escasa capacitación y actualización de Herramientas que mejoren la productividad del personal administrativo al realizar sus actividades.  Descontrol en el uso de las llamadas telefónicas por parte de los usuarios, contribuyendo a gastos innecesarios.  Incomodidad del personal que no tiene acceso a un teléfono y movilizarse de un sitio a otro para efectuar una llamada.  No existe escalabilidad y flexibilidad en integración de más extensiones para los usuarios que necesitan comunicación telefónica.
  • 37. 10 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA Campo: Administrativos de la CISC Área: Infraestructura de Redes Aspecto: Tecnológico Tema: IMPLEMENTAR UNA CENTRAL TELEFÓNICA IP BASADA EN TECNOLOGÍA OPEN SOURCE EN LA CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES. Delimitación Espacial: Sistema Aplicado al campo Administrativo de la CISC, para una mejor gestión en llamadas telefónicas y aumento en la productividad laboral. Delimitación Temporal: 6 Meses (Estudio e Implementación).
  • 38. 11 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA La poca implementación, renovación y el desconocimiento de nuevos servicios integrados en las llamadas telefónicas, hacen que los usuarios (personal administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales) no tenga una amplia visión para mejorar sus actividades laborales y sea lo más mínimo en sus tareas. Muchas veces cuando se habla de invertir en nuevas tecnologías trayendo consigo nuevos retos, mejores servicios y beneficios que los actuales, siempre se debe recurrir al presupuesto que cuenta la Institución y estar pendientes del gasto que esto va a generar, causando así la adquisición de los recursos necesarios para que los servicios de Hardware y Software del Departamento estén siempre operativos y en funcionamiento sin contar con nuevas tecnologías costosas. Las tecnologías de VOIP presentan nuevos retos en diferentes ámbitos, más aún con el uso de Herramientas Open-Source, generando una reducción en cierta medida de las barreras existentes en la CISC de la productividad Administrativa para nuevos agentes que la necesitan, por medio de la competencia en servicios puede ser muy importante en el corto/medio plazo en el marco de las comunicaciones de voz.
  • 39. 12 Muchos de los fabricantes en telecomunicaciones y en especial de Telefonía sobre IP, han puesto empeño por sacar adelante sus productos y ofrecerlos al mercado, mostrando ventajas sobre equipos analógicos que tienen poca funcionalidad, aunque esos equipos integran nuevos servicios e integración con diferentes tecnologías siguen siendo propietarios y la implementación conlleva a gastos elevados. El Gobierno en cierta media ayuda a que el uso de Herramientas Open- Source sean aplicadas en diferentes ámbitos, proporcionando de esta manera la libertad en aplicar equipos Hardware y Software, sin tener que recurrir a grandes inversiones y a la vez proteger la economía de las Instituciones Públicas y Privadas.
  • 40. 13 EVALUACIÓN DEL PROBLEMA Delimitado: La plataforma de telefonía de Voz sobre IP orientado a los usuarios que laboran en el área Administrativa de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking, tiene como fecha de estudio desde el 21 de Noviembre del 2011 al 15 de febrero del 2012, en el Departamento Técnico Informático de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking. El Proyecto de Implementación se lo establecerá en la red LAN Administrativa de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacional y Networking, debido a que el presente Sistema se enfoca como área de mayor prioridad e interés tecnológico. Relevante: Es de gran importancia realizar la implementación de una Central VOIP utilizando Herramientas de Código Abierto, ya que ésta posee mejor funcionalidad y mayor grado de interoperabilidad con diferentes productos y marcas en el mercado, además mejorarán los servicios de comunicación en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking; esto es un gran paso para las mejoras tecnológicas que se requiere para la Institución.
  • 41. 14 “Esto ha hecho que muchas empresas consideren a Asterisk como una seria opción al momento de planificar su proyecto telefónico y por esta razón Asterisk ha tenido gran acogida a nivel mundial” (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011) Original: En la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales no hay un Sistema de Telefonía de VOIP, que proporcione mayores ventajas que la actual PBX tradicional. El uso de Herramientas Open-Source abre un mundo de posibilidades permitiendo al administrador en TI gestionar estas tecnologías con gran facilidad mediante un entorno de interfaz web, monitorear y realizar un reporte de llamadas telefónicas de un periodo determinado para controlar los gastos operativos. Factible: El problema en estudio es de relevancia, realizando el estudio adecuado y extrayendo las ideas principales, hace que se tenga un enfoque claro de lo que se desea implementar para el beneficio destinado (Servicio de Telefonía VOIP para el uso del Personal Administrativo de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales). La delimitación temporal (9 meses) propuesta para la solución de este problema es totalmente acorde a los recursos disponibles, adicionalmente la solución propuesta se la empleará en plataforma Open-Source, obteniendo buenos resultados tanto en la parte económica como en los servicios que éste brinde).
  • 42. 15 Beneficiarios: Personal administrativo, estudiantes y forman parte de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking. Identifica los productos esperados: Contar con nueva Plataforma para el mejor manejo de las comunicaciones constituye grandes retos, ya que día a día la tecnología avanza y los productos que estamos acostumbrados a usar quedan obsoletos y poco útiles para la Sociedad, es por ello que el Sistema Open-Source de telefonía IP Asterisk además de no implicar mucho gasto, es considerada una herramienta del futuro, debido a las aplicaciones que hoy en día la comunidad de programadores suman esfuerzos en desarrollar. “Asterisk es una plataforma de código abierto de convergencia de telefonía, que está diseñado principalmente para correr en Linux combinando más de 100 años de conocimientos de telefonía en un robusto conjunto de aplicaciones de telecomunicaciones altamente integrados.” (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011) Variables: Al evaluar el problema con sus delimitaciones y su relevancia, se puede apreciar las variables con toda claridad; como son los usuarios que necesitan de un mejor servicio de telefonía, el o los administradores del Departamento Técnico, que desean mejorar la administración de los recursos que posee la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.
  • 43. 16 OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES  Implantar una Central Telefónica de VOIP en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, destacando la eficacia que nos ofrecen las herramientas open-source, para aplicar su viabilidad técnica, legal, económica y financiera. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Estudiar todos los factores técnicos que implica poner en marcha la central telefónica de voz sobre IP en la Carrera de Ingeniería en sistemas computacionales y Nteworking.  Implantar una central telefónica VOIP, aplicando herramientas de Software Libre contemplados por la GPL para mejor desempeño y resultando en la reducción de costos operativos.  Configurar las Extensiones en la central Telefónica usando el Protocolo SIP (Session Initial Protocol).  Interconectar la Red de Telefonía Pública (PSTN) con la Central Telefónica VOIP, para mejorar los servicios de comunicación.
  • 44. 17  Permitir que un administrador de red, vía interfaz web configure los parámetros propios de la Central Telefónica IP (Configuraciones SIP, IAX, Troncales, rutas entrantes, rutas salientes, reportes de llamadas), para flexibilizar el trabajo en la gestión, control y en la monitorización.  Configurar las extensiones locales con el protocolo SIP (Session Initial Protocol), aplicando configuraciones con prioridad en cada extensión para evitar el uso inconsciente de llamadas.
  • 45. 18 ALCANCES DEL PROBLEMA  Identificar los dispositivos a ser utilizados en la integración del Sistemas VOIP.  Implementar el Sistema de Telefonía IP en la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales, que estará bajo la administración del Departamento Técnico Informático.  Permitir el uso de las líneas analógicas que posee la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y Networking, para ser empleadas en la Integración con el Sistema de Telefonía IP a configurar.  Determinar la función del IVR (respuesta interactiva de voz) presentando un menú de opciones para derivar las llamadas de acuerdo al departamento que el usuario desea comunicarse, dando un buen servicio de atención.  Disponer de un computador HP de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales asignado para cumplir la función de Central Telefónica IP.
  • 46. 19  Como complemento fundamental de la propuesta, se colocará una tarjeta PCI (FXO – FXS), que tiene como función principal la interconexión del Sistema VOIP con la Red de Telefonía Pública (PSTN).  Colocar y configurar la tarjeta de Interfaz PCI (7 FXO – 1 FXS), como componente principal en la interconexión de la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada) y el Sistema de Telefonía IP.  Adicionar un total de 10 teléfonos IP, que serán distribuidos en las diferentes áreas departamentales en el Edificio de la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales.  Elaborar un esquema de los permisos de llamadas por cada extensión para un mejor control y administración de los recursos económicos y tecnológicos.
  • 47. 20 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA De acuerdo a la investigación del problema, se han determinado las diferentes limitaciones en la CISC como son las pocas extensiones internas, servicios básicos de telefonía y escasa administración de los recursos de comunicación telefónica. La posibilidad de contar con un medio de comunicación hoy en día es de fácil adquisición como es el uso de la telefonía tradicional que nos brinda la PSTN (Red de Telefonía Pública Conmutada), pero este recurso aún es gestionado mediante una pequeña PBX analógica que solo cuenta con pocas características de fabricación. El uso de una Central VOIP por software, superará los inconvenientes y las limitantes que poseen el equipo Panasonic KX T308 10, aún más el beneficio es mejorado empleando Herramientas bajo Licenciamiento GPL, dando lugar a varias aplicaciones que mejorarán los servicios existente en la Carrera. El resultado que deseamos obtener con el uso de ésta tecnología es el mejor desempeño en las labores de cada usuario, logrando mayor productividad y competitividad con nuevas herramientas, controlado y administrado de manera eficiente los recursos telefónicos que dispone.
  • 48. 21 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO ANTECEDENTES DEL ESTUDIO Hoy en día hablar de computador no solamente abarca el hecho de utilizar un simple programa de oficina para documentos, cálculos o presentaciones, pues engloba en su totalidad muchos procesos, servicios y aplicaciones de manera local y remota, que sin lugar a dudas cubren la mayoría de las necesidades del día a día nos vemos envueltos en esta era digital. Nunca se imaginó que un computador pueda gestionar potencialmente las llamadas entre usuarios internos (Red LAN), red Pública (PSTN), o usuarios remotos (Red WAN), y a la vez estén integrados en una red completamente convergente, trayendo consigo muchos retos para los desarrolladores y muchos beneficios para los usuarios quienes desean mejoras y cambios en la Sociedad. Constantemente la tecnología brinda una visión llena de oportunidades de las cuales tomar ventajas, especialmente cuando existen Herramientas Open source (Software de Libre distribución), sin tener que recurrir a altos gastos de inversión en Software que tiene un costo de por medio. Por tal motivo que la Carrera de Ingeniería en Sistemas Computacionales y
  • 49. 22 Networking requiere de implementación de un Sistema Open Source (Asterisk), que gestione y garantice la mejora de los servicios de llamadas telefónicas en dicha Institución y reemplace la Central Telefónica Analógica (PBX tradicional), incrementando el número de extensiones para optimizar el trabajo de sus colaboradores.
  • 50. 23 FUNDAMENTACION TEÓRICA TELEFONÍA TRADICIONAL Red Pública telefónica La Red Pública Telefónica o PSTN (Public Switched Telephone Network) es esencialmente una red basada en circuitos. Esta red cubre tanto telefonía fija como móvil y es la red que hace posible que podamos comunicarnos con cualquier persona en nuestra ciudad o alrededor del mundo (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). Desde el principio fue una red analógica pero actualmente es una red en su totalidad digital; por tanto existen dos tipos de circuitos: análogos y digitales. Sistemas Analógicos La red telefónica básica (RTB) fue creada para transmitir la voz humana. Tanto por la naturaleza de la información a transmitir, como por la tecnología disponible en la época en que fue creada, es de tipo analógico. Hasta hace poco se denominaba RTC (Red telefónica Conmutada), pero la aparición del sistema RDSI (digital pero basado también en la conmutación de circuitos) ha hecho que se prefiera utilizar la terminología RTB para la primitiva red telefónica (analógica), reservando las siglas RTC para las redes conmutadas de cualquier tipo (analógicas y digitales).
  • 51. 24 Así pues, la RTC incluye la primitiva RTB y la moderna RDSI (Red Digital de Servicios Integrados), RTB es en definitiva la línea que se tiene en el hogar o la empresa, cuya utilización ha estado enfocada fundamentalmente hacia las comunicaciones mediante voz, aunque cada vez ha ido tomando más auge el uso para transmisión de datos como fax, Internet, entre otros (Alcayde García, y otros, 2008). SISTEMAS DIGITALES La red de telefonía pública conmutada también sirve a sus abonados con circuitos digitales. Estos circuitos ofrecen la ventaja de poder multiplexar más de una línea en el mismo medio por lo que resulta atractivo para abonados con necesidades de un gran número de líneas telefónicas, por lo general empresas o Instituciones (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). RDSI La Red Digital de Servicios Integrados permite que en una línea coexistan múltiples canales, pudiendo contener cada uno de ellos datos (canales B) o señalización (canales D). Pero además, la RDSI no se limita sólo a transmisión de voz. Cada canal tiene un ancho de banda de 64 Kbps, de forma que pueden emplearse canales B y D para la transmisión de datos (éstos últimos siempre que no haya datos de señalización). Precisamente esta característica dota a la RDSI de una mayor flexibilidad que la que
  • 52. 25 posee las líneas de la RTB, ya que los canales pueden ser reconfigurados sobre la marcha para que transmitan voz o dato (Alcayde García, y otros, 2008). La Base DS0 La señal digital o DS-0 es un canal digital de 64 Kbit/s, considerada también como un tipo de señalización digital, el cual corresponde a la capacidad de un canal de frecuencia de voz equivalente. Por lo tanto un DS0 es una medida de canal estándar o unidad que nos sirve para definir múltiplos mayores, constituyen la base para la jerarquía de multiplexación digital de transmisión en los sistemas de telecomunicación, de manera que podemos obtener un mejor rendimiento en las comunicaciones. (Pérez, 2014) E1/T1 Un T1 es un acceso digital o conjunto de DS0 el cual dispone de 24 canales o 24 DS0, pudiéndose realizar en cada uno de ellos (menos uno) una llamada. Mientras que T1 es muy común en Estados Unidos y Japón, en Europa se emplea con mayor frecuencia el E1, el cual consta de 32 canales en vez de 24. Tanto los T1 como los E1 tienen que señalizar las llamadas de alguna manera, esto se consigue mediante lo que se conoce como Señalización
  • 53. 26 por Robo de Bit (Rubbed Bit Signaling), es decir, que cada cierto tiempo se usa un bit de cada canal para así señalizar y enviar información a través de la línea (T1s), o mediante multiplexación del bit en un canal común, algo que se emplea sobre todo en Europa (E1) (Alcayde García, y otros, 2008). El más conocido de los circuitos T-carrier es el popular T1 (y su contraparte E1). Un T1 es un circuito digital compuesto de 24 DS-0´s mientras que un E1 está compuesto por 32 DS-0´s (Pérez, 2014). De acuerdo con los cálculos realizados con este tipo de multiplezación notaremos que un T1 trafica 1.544 Mbit/s mientras que un E1 2.048 Mbit/s. DSL Conocida también como Línea de abonado digital, es una conexión fija que utiliza las líneas telefónicas de la red commutada pública (PSTN) de par trenzado existentes para transportar datos de alto ancho de banda y brindar servicios IP a los suscriptores. Un módem DSL transforma una señal Ethernet proveniente del dispositivo del usuario en una señal DSL que se transmite a la oficina central, permitiendo obtener conexiones de alta velocidad. Existen algunas variantes de la DSL, La diferencia entre ADSL y sus variantes es que la velocidad de bajada y la de subida no son simétricas, es decir, que normalmente permiten una velocidad de bajada mayor que la de subida.
  • 54. 27 ADSL La red telefónica es la máquina más compleja jamás creada por el hombre y prueba de ello son los más de 1300 millones de líneas repartidas por todo el planeta. De hecho, la red de cables de telefonía, enterrados y aéreos, es la mayor mina de cobre existente. Hoy su principal objetivo es conectar teléfonos, pero también está generalizado su empleo para el envío de faxes y la interconexión de ordenadores, aunque a velocidades bajas (56 kbit/s sobre RTB, aunque su límite práctico pueden ser los kbit/s sobre la RDSI), ya que los filtros intercalados en línea telefónica limitan el ancho de banda disponible a 3,1 khz. (tecnología, 2015). Pero actualmente son técnicas como la denominada ADSL, puede conectar ordenadores y permitir ver la televisión a velocidades de hasta 20 Mbit/s, 400 0 150 veces más que lo que se consigue ahora con la RTB o RDSI, respectivamente. Con ADSL se elimina el cuello de botella que se tiene para el acceso a Internet, la Interconexión de las LAN corporativas, la difusión de TV digital, el vídeo a la carta o bajo demanda, y multitud de otras aplicaciones multimedia que se están desarrollando. (tecnología, 2015). La figura muestra una representación de la asignación del espacio de ancho de banda en un cable de cobre para ADSL. El área de color azul identifica el rango de frecuencias usado por el servicio telefónico de grado de voz, el cual se denomina en general servicio telefónico analógico (Pots),
  • 55. 28 los demás espacios en colores representan el espacio de frecuencia usado por las señales DSL ascendente y descendentes (CCNA, Acceso a la Wan 4.1). Gráfico N° 1 Esquema de tecnología ADSL Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Acceso a la WAN (Cisco System ver. 4.1). Análisis: Se observa en el rango de 0 a 4 Khz el uso para llamadas telefónicas mientras que para el uso de internet utiliza el resto del ancho de banda. ADSL se encuadra dentro de un conjunto de tecnologías denominadas XDSL para la transmisión a través de las líneas de cobre actuales, que permite un flujo de información asimétrico y alta velocidad sobre el bucle de abonado (Huidobro Moya & Conesa Pastor, 2006).
  • 56. 29 CENTRALES TELEFÓNICAS TRADICIONALES Para cubrir las necesidades de conmutación telefónica de una empresa mediana a grande se necesitan ciertos equipos (PBX) similares a los instalados en las redes públicas, pero de mucha menor capacidad. Si la empresa es pequeña, otros sistemas mucho más sencillos (KTS) cubren perfectamente esta función. En ambos casos, éstos han de conectarse a la red Pública (RTC o RDSI) para facilitar las comunicaciones fuera del ámbito empresarial (Huidobro Moya & Conesa Pastor, 2006). Gráfico N° 2 Esquema de conexión de una PBX Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.3cx.es/voip-sip/fxs-fxo.php. Análisis: En la imagen se aprecia un diagrama unifilar del enlace de comunicación desde la compañía de teléfono hasta el teléfono de cada hogar. CENTRALITA TELEFÓNICA TRADICIONAL
  • 57. 30 PROTOCOLO TCP/IP EL INTERNET El Internet tuvo su origen en la década del 60 como un proyecto del Departamento de Defensa de los Estados Unidos, con el objetivo de crear una red robusta que conectara algunos organismos públicos con universidades. La idea de la red, que originalmente se llamó ARPANET, era que si alguno de los nodos quedaba fuera de funcionamiento esto no perjudicara significativamente a la red. Para esto se ideó una red descentralizada que pudiera manejar más de un camino entre dos de sus puntos. En resumen, se trataba de construir una red a prueba de fallos (recordemos también que eran épocas de la Guerra Fría) y de bajo coste. Gracias a este enfoque ARPANET evolucionó hasta lo que hoy en día conocemos como Internet, una red de comunicaciones tan grande y poderosa que sin duda ha ejercido un impacto en nuestras culturas. (Edgar & Landivar, 2008 - 2009) Protocolo IP El protocolo IP (Internet Protocol) es un protocolo que trabaja a nivel de red donde la información se envía en paquetes llamados paquetes IP. Este protocolo ofrece un servicio “sin garantías” también llamado del “mejor esfuerzo”. Es decir que nada garantiza que los paquetes lleguen a destino, sin embargo se hará lo posible por hacerlos llegar.
  • 58. 31 El direccionamiento es una función clave de los protocolos de capa de Red que permiten la transmisión de datos entre hosts de la misma red (LAN) o en redes geográficamente separadas (WAN). El protocolo de Internet versión 4 (IPv4) ofrece direccionamiento jerárquico para paquetes que transportan datos. Diseñar, implementar y administrar un plan de direccionamiento IPv4 efectivo asegura que las redes puedan operar de manera eficaz y eficiente (CCNA, Aspectos Básicos de Networking). Dirección IP Una dirección IP es un número único que provee además información de cómo ubicar al equipo que la posee. Para que este número sea único existe una autoridad que controla la asignación de direcciones IP llamada IANA (Autoridad de números asignados en Internet). Una dirección IPv4 es un número binario que consta de 32 bits. Sin embargo, para fines administrativos y hacer que este número sea más entendible para los humanos su representación se encuentra en un formato de 4 números decimales separados por puntos. Cada uno de estos cuatro números puede tomar un valor de 0 a 255. Un ejemplo de dirección IPv4 es 192.168.2.1 (Edgar & Landivar, 2008 - 2009)
  • 59. 32 Gráfico N° 3 Esquema de direccionamiento IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas - Edgar Landivar. Análisis: Se observa la traducción de la dirección ip de decimal a binario. PAQUETE IP IPv4 encapsula o empaqueta el datagrama o segmento de la capa de Transporte para que la red pueda entregarlo a su host de destino. La encapsulación de IPv4 permanece en su lugar desde el momento en que el paquete deja la capa de Red del host de origen hasta que llega a la capa de Red del host de destino. El proceso de encapsular datos por capas permite que los servicios en las diferentes capas se desarrollen y escalen sin afectar otras capas. Esto significa que los segmentos de la capa de Transporte pueden ser empaquetados fácilmente por los protocolos de la capa de Red existentes, como IPv4 e IPv6, o por cualquier protocolo nuevo que pueda desarrollarse en el futuro. Los routers pueden implementar estos protocolos de la capa de Red para operar concurrentemente en una TRADUCCIÓN DE NOTACIÓN DECIMAL A BINARIA (32 BITS) DE UNA DIRECCIÓN IP
  • 60. 33 red hacia y desde el mismo host u otro. En todos los casos, la porción de datos del paquete, es decir, el PDU de la Capa de transporte encapsulada, permanece sin cambios durante los procesos de la capa de red. (Cisco) Gráfico N° 4 Encapsulamiento de la capa de red Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa la composición del paquete ip. Encabezado del paquete IP El formato de un paquete IP está diseñado para llevar información que permita direccionarlo a su destino y obviamente que permita re-ensamblar los paquetes en destino para recuperar la información útil. A continuación la cabecera de paquete IP lo forman: (Edgar & Landivar, 2008 - 2009).  Dirección IP origen.  Dirección IP destino.  Tiempo de existencia (TTL).
  • 61. 34  Tipo de servicio (ToS),  Protocolo.  Desplazamiento del fragmento. Gráfico N° 5 Campos del encabezado del paquete IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se visualiza a través del gráfico los bytes que conforman un paquete IP. Enrutamiento IP El enrutamiento permite determinar la ruta óptima para que un paquete IP llegue a su destino dependiendo del protocolo utilizado. Para saber dónde quiere llegar un paquete dado hay que examinar la dirección IP de destino en el campo (dirección de destino) de la cabecera de un paquete IP. Los equipos que se encargan de encaminar los paquetes a su destino se llaman ruteadores y básicamente contienen tablas de rutas con información de
  • 62. 35 cómo alcanzar otras redes, estas tablas de enrutamiento se aprenden y son almacenados en la memoria RAM (memoria de acceso aleatorio) del equipo ruteador. Por tanto, cuando el paquete llega al router, éste examina la dirección ip de destino y busca una ruta a la red que pertenece esa dirección IP escogiendo la mejor vía (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). PROTOCOLOS DE TRANSPORTE La capa de Transporte permite la segmentación de datos y brinda el control necesario para reensamblar las partes dentro de los distintos streams de comunicación. Las responsabilidades principales que debe cumplir son:  Seguimiento de la comunicación individual entre aplicaciones en los hosts origen y destino.  Segmentación de datos y gestión de cada porción.  Reensamble de segmentos en flujos de datos de aplicación.  Identificación de las diferentes aplicaciones. Hay dos tipos de servicio o protocolos utilizados en la capa transporte, orientado a la conexión (TCP) y no orientado a la conexión(UDP). En el servicio orientado a la conexión consta de tres partes: establecimiento, transferencia de datos, y liberación. En el servicio no orientado a la conexión se tratan los paquetes de forma individual.
  • 63. 36 Gráfico N° 6 Multiplexación de diferentes comunicaciones en la capa de transporte Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa cada la pdu de la capa de transporte diferenciando cada aplicación en una red convergente. PROTOCOLO TCP (Protocolo de Control de Transmisión) TCP es un protocolo de transporte que se transmite sobre IP, descrito en la RFC 793. TCP ayuda controlando que los datos transmitidos se encuentren libre de errores y sean recibidos por las aplicaciones en el mismo orden en que fueron enviados. Si se pierden datos en el camino introduce mecanismos para que estos datos sean reenviados por el emisor.
  • 64. 37 Esto causa una carga extra de información en el flujo de datos, ya que hay que enviar información de control adicional. Es por esto que TCP es un buen protocolo para control de sesiones pero no tan bueno para transmisión de datos en tiempo real. Por esta razón la voz en sí no se envía usando este protocolo, sin embargo TCP juega un rol muy importante en muchos protocolos relacionados con un servidor Elastix. (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). Aplicaciones que utilizan TCP:  Servicio de Correo electrónico (SMTP, POP3).  Transferencia de Archivos (SMB, FTP).  Exploradores Web (HTTP, HTTPS). El concepto de “puerto” se maneja mucho en este tema ya que es una abstracción para poder relacionar los flujos de datos con servicios de comunicaciones por red específicos. Un ejemplo común es el puerto 80 que se asocia con el servicio de web o el protocolo http, otro es el puerto 23 que se asocia al servicio de conexión remota o protocolo telnet.
  • 65. 38 PROTOCOLO UDP (Protocolo de datagrama de usuario) Es un protocolo simple, sin conexión descrito en la RFC 768. Se diferencia con TCP en que a este protocolo no comprueba si los datos llegan con errores o no y tampoco si llegan en secuencia. Cuenta con la ventaja de proveer la entrega de datos sin utilizar muchos recursos. Aplicaciones que utilizan UDP:  Sistemas de Nombres de dominio (DNS).  Streaming de Video.  Voz sobre Ip (VOIP). El protocolo UDP al no incluir información de control, reduce la cantidad de información extra en los paquetes por lo que es un protocolo más rápido que TCP y adecuado para transmisión de paquetes de información en tiempo real como lo es la voz.
  • 66. 39 Gráfico N° 7 Datos incluidos en los encabezados TCP y UDP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). Análisis: Se observa la comparativa entre el protocolo tcp y el protocolo udp, el primero ocupa más byte que el segundo.
  • 67. 40 PROTOCOLOS PARA VOIP PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN La realización de una llamada entre dos teléfonos cualesquiera implica la utilización de diversos equipos electrónicos, los cuales deben comunicarse entre sí. Para poder garantizar que la comunicación entre los equipos se realiza adecuadamente, son necesarias diversas reglas y/o normas. Estas reglas y/o normas de las que se habla es lo que se conoce como protocolo de señalización (Alcayde García, y otros, 2008). Por señalización se entiende el conjunto de informaciones intercambiadas entre los dos extremos de la comunicación que permiten efectuar operaciones de:  Supervisión (detección de condición o cambio de estado).  Direccionamiento (negociación y establecimiento de llamada).  Explotación (gestión y mantenimiento de la red). Actualmente existen muchos protocolos para la señalización de la VOIP, diseñados por diferentes fabricantes u organismos como la ITU-T o el IETF, y que son implementados en Asterisk, tales como: SIP, H323, IAX2, MGCP
  • 68. 41 PROTOCOLO SIP (SESSION INITIAL PROTOCOL) El protocolo SIP es principalmente un protocolo de señalización de capa de aplicación para iniciación, modificación y terminación de sesiones de comunicación multimedia entre usuarios siendo de manera interactiva. Aquello que implique multimedia se refiere a las aplicaciones de mensajería instantánea, aplicaciones de video, de audio, de conferencias y aplicaciones similares (Alcayde García, y otros, 2008). Los clientes SIP usan el puerto 5060 en TCP (Transmissión Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol) para conectar con los servidores SIP. Todas las comunicaciones de voz/video van sobre RTP (Real-time transport Protocol). (Hill, 2002). Gráfico N° 8 Ubicación del protocolo SIP en el modelo TCP/IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas – Edgar Landivar. Análisis: Ubicación de los protocolos sip y rtp en model tcp.
  • 69. 42 Funcionamiento El protocolo SIP, protocolo de inicio de sesión, permite establecer el procedimiento inicial de conexión para que dos UAs se conecten. User Agents (UAs) se llaman así a los terminales SIP que pueden ser Teléfonos SIP, Softphone, Gateways FXS/IP, Routers SIP, Teléfonos USB, etc. Existen 2 tipos de User Agents (UA’s) para la comunicación SIP los cuales son: User Agent Client (UAC): Origina las solicitudes SIP. User Agent Server (UAS): Responde a la solicitud de UAC. Los UAC Y UAS son capaces, sin los servidores de red, de soportar una comunicación básica. Existen otros Componentes involucrados en la comunicación: Servidor Proxy SIP: Realiza las funciones de intermediador entre el UAC y el UAS. Una vez le llega una petición de inicio de llamada de UAC decide a que servidor debería ser enviada y entonces retransmite la petición, que en algunos casos pude llegar a atravesar varios proxys SIP antes de llegar a su destino.
  • 70. 43 Servidor de Redirección: Es un servidor que genera respuestas de redirección a las peticiones que recibe. Este servidor reencamina las peticiones hacia el próximo servidor. Servidor de Registro: es un servidor que acepta peticiones de registro de los usuarios y guarda la información de estas peticiones para suministrar un servicio de localización y traducción de direcciones en el dominio que controla. Servidor de Localización: Facilita información al Proxy o Redirect sobre la ubicación del destinatario de una llamada.
  • 71. 44 Gráfico N° 9 Infraestructura SIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.blog.evasoftperu.com/2010/01/02/de-la-voz-sobre-ip- a-las-centrales-telefonicas-ip/. Análisis: En el gráfico se logra apreciar un diagrama de interconexión entre varios sistemas ip utilizando asterisk.
  • 72. 45 Cuadro N° 1 Tabla de Mensajes SIP Mensaje Explicación INVITE Permite invitar un usuario para participar en una sesión o para modificar parámetros en una sesión ya existente. ACK Confirma el establecimiento de una sesión. OPTION Solicita información sobre las capacidades de un servidor. BYE Indica la terminación de una sesión. CANCEL Cancela una petición pendiente de llamada. REGISTER Registrar al User Agent. Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Datos de investigación. Respuestas SIP Las peticiones SIP llevan asociada una respuesta enumerada con un código que la identifica. Estos códigos van desde el identificador 100 hasta el identificador 699, siendo además agrupadas en diferentes grupos de respuestas tales como: 1xx, 2xx, 3xx, 4xx, 5xx, 6xx.
  • 73. 46 Cuadro N° 2 Tabla de listado de los códigos de respuesta a las peticiones sip Código Significado 1xx Mensajes provisionales 2xx Respuestas de éxito 3xx Respuestas de redirección 4xx Respuestas de fallo de método 5xx Respuestas de fallos de servidor 6xx Respuestas de fallos globales Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
  • 74. 47 Gráfico N° 10 Establecimiento de la llamada a través del protocolo SIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente:http://profesores.elo.utfsm.cl/~agv/elo323/2s10/projects/Fuentealb aDuran/conceptos.html. Análisis: Se observa pasos necesarios que se ejecutan para que dos extensiones se puedan comunicar entre sí.
  • 75. 48 VENTAJAS DEL PROTOCOLO SIP Simplicidad: Basado en texto para una implementación y depuración simples, utilización de primitivas (métodos y respuestas al estilo HTTP) para establecimiento de sesiones. Escalabilidad y flexibilidad: Funciones proxy, redirección, localización/registro pueden residir en un único servidor o en varios distribuidos. Simplicidad de la URI´s de usuario: basados en DNS. No es necesario un control centralizado: funcionamiento Peer to Peer totalmente Posible. PROTOCOLO H323 Es un estándar del ITU (International Telecomunications Union) creada en 1996, provee especificaciones para ordenadores, sistemas y servicios multimedia por redes que no proveen calidad de servicio. El estándar H323 ofrece control y señalización en la calidad del servicio, señalización de la llamada, control y transporte multimedia, control del ancho de banda punto a punto y en conferencias.
  • 76. 49 Gráfico N° 11 Estructura del Protocolo H323 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://kunaytec.blogspot.com/2011/03/h323-como-jugando.html. Análisis: El modelo TCP muestra en que capa está el protocolo h323. El Protocolo H323 incluye el protocolo H225 para empaquetar, sincronizar e iniciar llamadas mediante la señalización Q.931. Por otro lado H.245 se usa tanto para la negociación como para el manejo de los canales lógicos T.120 y T38 utilizados para Datos y Fax. Actualmente el auge de H.323 está descendiendo, ya que está siendo sustituido por SIP, el cua es modular y por tanto mucho más flexible. (Alcayde García, y otros, 2008)
  • 77. 50 PROTOCOLO IAX2 (Inter-Asterisk Exchange Protocol) IAX2 es un protocolo de señalización; con características mejoras comparadas con SIP y H323. Este protocolo no utiliza RTP, sino que en su lugar implementa un protocolo de mecanismo de transmisión de voz. Es utilizado para manejar conexiones VoIP entre servidores Asterisk, y entre servidores y clientes que también utilizan protocolo IAX. IAX2 es robusto, lleno de novedades y muy simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs y un gran número de streams, lo que significa que puede ser utilizado para transportar virtualmente cualquier tipo de dato. Esta capacidad lo hace muy útil para realizar videoconferencias o realizar presentaciones remotas. Está diseñado para darle prioridad a los paquetes de voz sobre una red IP.
  • 78. 51 Gráfico N° 12 Interconexión entre Asterisk utilizando el protocolo IAX2 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.seticsa.com/wp-content/uploads/2012/05/TELEF.-IP- SUCURSALES1.jpg. Análisis: Se observa la comunicación entre servidores que utilizan el protocolo iax.
  • 79. 52 Ventajas del protocolo IAX NAT: Al enviar tanto señalización como streaming por el mismo flujo de datos (flujo UDP), se evitan los problemas derivados del NAT. No es necesario abrir rangos de puertos para RTP. TRUNKING: Es posible enviar varias conversaciones por el mismo flujo, lo cual supone un importante ahorro de ancho de banda (overhead de la capas IP y transporte UDP). Cuadro N° 3 Comparativa entre sip e iax SIP IAX Conclusión Tipos de Mensajes Los mensajes son en formato de texto. Los mensajes son en formato binario IAX consume menos ancho de banda. Señalización Datos y señalización en puertos distintos. Datos y señalización por el mismo puerto. En SIP aparecen problemas de NAT. Señalización Al ir la señalización audio por puertos distintos, el audio puede ir de extremo a extremo sin pasar por el servidor SIP Al ir la señalización y audio por el mismo puerto, el audio pasa obligatoriamente por el servidor IAX. Consumo alto de recursos en el servidor IAX ante una gran cantidad de llamadas. Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
  • 80. 53 Cuadro N° 4 Beneficios de los protocolos de señalización PROTCOLO NORMA UTILIZADO POR: IAX2 IETF draft Troncales Asterisk Teléfonos Iax2 Conexión con el Proveedor de Servicios Iax SIP Standard IETF Teléfonos SIP Conexión con el Proveedor de Servicios SIP H323 Standard ITU Teléfonos H323 Gateways H323 Conexión externa con un Gatekeeper Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
  • 81. 54 PROTOCOLOS DE TRANSPORTE DE VOZ Éstos se encargan de asegurar que todos los datos hayan llegado intactos desde el origen al destino, cumpliendo con los requerimientos de calidad de servicio y ancho de banda adecuados. Los paquetes de VoIP se encuentran en el protocolo RTP, el cual va encapsulado en paquetes UDP; no usa TCP porque éste es demasiado pesado para las aplicaciones de tiempo real. Puesto que el datagrama UDP no tiene control sobre el orden en el cual los paquetes son recibidos, o de cuánto tiempo requiere su transmisión, RTP resuelve este problema permitiendo que el receptor ponga los paquetes en el orden correcto y que no “espere” a los paquetes que se hayan perdido en el camino o tarden mucho en ser recibidos (Villalón, 2008). RTP ofrece de extremo a extremo servicios de entrega de los datos que requieren soporte en tiempo real, como voz interactiva y video. Según el RFC 1889, los servicios prestados por RTP incluyen la carga útil de tipo de identificación, secuencia de la numeración, fecha - hora, y el seguimiento de la entrega.
  • 82. 55 Gráfico N° 13 Reordenamiento de paquetes de voz durante el enrutamiento por varias redes Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Aspectos Básicos de Networking (Cisco). GNU-LINUX GNU es un acrónimo recursivo que significa GNU No es Unix (GNU is Not Unix). Este proyecto fue iniciado por Richard Stallman, y anunciado el 27 de septiembre de 1983, con el objetivo de crear un sistema operativo completamente libre. GNU/Linux es equipamiento lógico libre o Software Libre. Esto significa que el usuario tiene la libertad de redistribuir y modificar de acuerdo a necesidades específicas, siempre que se incluya el código fuente, como lo
  • 83. 56 indica la Licencia Publica General GNU (acrónimo de GNU is Not Unix), que es el modo que ha dispuesto la Free Software Foundation (Fundación de equipamiento lógico libre). Esto también incluye el derecho a poder instalar el núcleo de GNU/Linux en cualquier número de ordenadores o equipos de cómputo que el usuario desee. (Barrios Dueñas, 2011) EL KERNEL Linux es un núcleo libre de sistema operativo basado en Unix, es uno de los principales ejemplos de software libre. Linux está licenciado bajo la GPL v2 y está desarrollado por colaboradores de todo el mundo. El núcleo Linux fue concebido por el entonces estudiante de ciencias de la computación finlandés, Linus Torvalds, en 1991. Este Sistema Operativo consiguió rápidamente desarrolladores y usuarios, que adoptaron códigos de otros proyectos de software libre para su uso en el nuevo sistema operativo. El Kernell Linux ha recibido contribuciones de miles de programadores. Normalmente Linux se utiliza junto a un empaquetado de software, llamado distribución Linux (Woohull, 2006).
  • 84. 57 CENTOS CentOS (Community ENTerprise Operating System) es una bifurcación a nivel binario de la distribución Linux Red Hat Enterprise Linux RHEL, compilado por voluntarios a partir del código fuente liberado por Red Hat. Red Hat Enterprise Linux se compone de software libre y código abierto, pero se publica en formato binario usable (CD-ROM o DVD-ROM) solamente a suscriptores pagados. Como es requerido, Red Hat libera todo el código fuente del producto de forma pública bajo los términos de la Licencia pública general de GNU y otras licencias. Los desarrolladores de CentOS usan ese código fuente para crear un producto final que es muy similar al Red Hat Enterprise Linux y está libremente disponible para ser bajado y usado por el público, pero no es mantenido ni asistido por Red Hat. TELEFONÍA VOIP VOIP proviene de las palabras “Voice Over Internet Protocol”, como el término lo dice, hace referencia a la emisión de voz en paquetes IP sobre red de datos como lo puede ser Internet. Llegando a este punto se unen dos mundos que hasta entonces habían convivido separados: la transmisión de voz y la de datos. La Tecnología VOIP transporta la voz, previamente procesada, encapsulándola en paquetes para poder ser
  • 85. 58 transportada sobre redes sin necesidad de disponer de una infraestructura telefónica convencional. Con lo que se consigue desarrollar una única red homogénea en la que se envía todo tipo de información ya sea voz, video o datos. ELEMENTOS DE LA VOIP Dentro de la estructura de una red Voip hay que diferenciar tres elementos fundamentales.  Terminales: Son los dispositivos que utilizarán los usuarios para comunicarse empleando llamadas telefónicas. Implementados tanto en hardware como en software realizan las funciones de los teléfonos tradicionales (Veliz).  Gateways: De forma transparente se encargan de conectar las redes VoIP con las redes de telefonía tradicional.  Gatekeepers: Son el centro neurálgico de las redes VoIP. Se encargan de realizar tareas de autenticación de usuarios, control de admisión, control de ancho de banda, encaminamiento, servicios de facturación y temporización y otros (Veliz).
  • 86. 59 Gráfico N° 14 Elementos y equipos dentro de una red VOIP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Seguridad en Voip (Gutierrez Gil, 2008). Análisis: Se observa los elementos que conforman una red VOIP. BENEFICIOS PRINCIPALES DE LA VOIP A pesar de mencionar a la VOIP como una de las tecnologías que permite utilizar los protocolos TCP/IP para realizar conversaciones de voz, la VOIP reemplaza a la telefonía tradicional en un entorno a nivel Empresarial, en la PYMES, hasta incluso en el hogar, complementándola con un sin número de beneficios y ventajas como:
  • 87. 60 Ahorro de dinero Las llamadas realizadas entre dispositivos VOIP son gratuitas, mientras que las que se establecen entre usuarios VOIP y PSTN (Red de telefonía conmutada) deben ser abonadas por el primero, pero a costos realmente reducidos, hasta 50 veces menos que las comunicaciones convencionales a través de operadores locales. “El único costo que se tiene es la factura mensual de Internet a tu proveedor de servicio o ISP. Actualmente el servicio de Internet más común es una ADSL, que se puede emplear de manera ilimitada y conlleva un coste fijo al mes”. (Alcayde García, y otros, 2008). Con el avance tecnológico e informático dentro del ámbito de los códecs para VoIP, en la actualidad es posible establecer comunicación a través de reducidos anchos de banda, ya que los paquetes digitales de voz suelen ser cada vez más pequeños, por lo que viajan a mayor velocidad (Alcayde García, y otros, 2008) Costos bajos en Hardware y Software El único hardware adicional que necesitarás además del ordenador y tu conexión a Internet será una tarjeta de sonido, unos altavoces y un micrófono. Todo este material es hoy en día bastante barato. Existen
  • 88. 61 diferentes paquetes software descargables de Internet que emplean VoIP y que sirven para establecer comunicaciones por voz tales como X-LITE (Alcayde García, y otros, 2008). Además casi en la mayoría de los casos no será necesario recurrir a nuevas instalaciones de cableado estructurado, ya que VoIP se integra con la red de datos existente. Conferencia con más de dos personas En las Centrales telefónicas analógicas tradicionales, se puede establecer llamadas internas hasta un máximo de 2 usuarios. En las Centrales Telefónicas de VOIP se puede establecer desde 2, 3, y hasta más usuarios permitiendo comunicarse en tiempo real. Los paquetes que son utilizados en la red son comprimidos utilizando diferentes codecs para así poder transmitir una cantidad mayor de datos. A este tipo de llamadas también se las denomina llamadas Tripartitas. Adaptabilidad a cualquier red IP La red de telefonía de voz sobre IP no necesita cumplir con ciertos requerimientos en la topología para cumplir su función como tal. Es posible utilizar la telefonía Ip bajo requerimientos mínimos en una red pequeña o establecer un Call Center con muchos usuarios empleando diferentes tecnologías. Todas estas tecnologías pueden variar desde medios de
  • 89. 62 cobre, fibra óptica e inalámbrica, así como también en la utilización de los diferentes estándares de encapsulación en la capa de enlace de datos. Mejor control a través de reportes Las Centrales Telefónicas VOIP almacenan un detalle completo sobre las llamadas entrantes y salientes en una base de datos en el servidor, lo que permite un informe mucho más potente del coste de las llamadas y del tráfico de las llamadas para una buena administración de los recursos. Uso más eficiente del ancho de banda Aproximadamente el 50 % de una conversación de voz es silencio, esto es bueno ya que la VOIP rellena estos espacios en silencio con datos de forma de ancho de banda de los canales de comunicación de datos no sean desaprovechados. La comprensión y posibilidad de eliminar la redundancia cuando se transmite voz serán también factores que elevarán la eficiencia del uso de ancho de banda de conexión (Alcayde García, y otros, 2008). Fax sobre IP Los problemas de los servicios de fax sobre RTC son el alto coste que conllevan para largas distancias, la atenuación de la calidad en las señales analógicas y la incompatibilidad entre algunas máquinas cuando se
  • 90. 63 comunican. La transmisión de fax en tiempo real sobre VoIP simplemente utiliza una interfaz de fax para convertir los datos en paquetes y asegura que éstos serán entregados completamente y de forma segura (Alcayde García, y otros, 2008). Desarrollo de software más productivo La Tecnología VOIP puede combinar diferentes tipos de datos, enrutándolos y señalizándolos de forma muy flexible y robusta. Como resultado de esto, los desarrolladores de aplicaciones de red encontrarán más fácil crear y desplegar aplicaciones que realicen comunicaciones de datos empleando VOIP. Además, la posibilidad de implementar VOIP en navegadores web y servidores proporciona un filón tanto productivo como competitivo a esta tecnología (Alcayde García, y otros, 2008). ASTERISK Asterisk es un programa de software libre (bajo licencia GPL) que proporciona funcionalidades de una central telefónica (PBX). Como cualquier PBX, se puede conectar un número determinado de teléfonos para hacer llamadas entre sí e incluso conectar a un proveedor de VoIP o bien a una RDSI tanto básicos como primarios (García, 2014).
  • 91. 64 Gráfico N° 15 Representación de la Central telefónica Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://zfone.com/prod_asterisk.html. Mark Spencer, de Digium, inicialmente creó Asterisk y actualmente es su principal desarrollador, junto con otros programadores que han contribuido a corregir errores y añadir novedades y funcionalidades. Originalmente desarrollado para el sistema operativo GNU/Linux, Asterisk actualmente también se distribuye en versiones para los sistemas operativos BSD, Mac OS X, Solaris y Microsoft Windows, aunque la plataforma nativa (GNU/Linux) es la que cuenta con mejor soporte de todas. Asterisk incluye muchas características que anteriormente sólo estaban disponibles en costosos sistemas propietarios PBX, como buzón de voz, conferencias, IVR, distribución automática de llamadas, y otras muchas. Los usuarios pueden crear nuevas funcionalidades escribiendo un dialplan
  • 92. 65 en el lenguaje de script de Asterisk o añadiendo módulos escritos en lenguaje C o en cualquier otro lenguaje de programación soportado en GNU/Linux. ARQUITECTURA Asterisk es completamente distinta de otras centrales, como són las PBX tradicionales, el plan de marcación en Asterisk trata a todos los canales entrantes esencialmente de la misma manera. Gráfico N° 16 Estructura Modular de Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
  • 93. 66 En una Central Telefónica tradicional, hay una diferencia lógica entre las estaciones (aparatos telefónicos) y las troncales de los recursos (que se conectan con el mundo exterior). Por ejemplo, que no se puede instalar una puerta de enlace externa en un puerto y la estación de enrutar las llamadas externas a la misma sin necesidad de que los usuarios marquen el número de la primera extensión. Además, el concepto de un recurso fuera de sitio (por ejemplo, un área de recepción) es mucho más difícil de implementar en un PBX tradicional, porque el sistema no permitirá que los recursos externos de acceso a las funciones internas. Asterisk, por otro lado, no tiene un concepto interno de troncos o estaciones. En asterisk, todo lo que entra en él o sale del sistema pasa a través de un canal de algún tipo. Hay muchos tipos diferentes de canales, sin embargo, el dialplan de Asterisk maneja todos los canales de una manera similar, lo que significa que, por ejemplo, un usuario interno puede existir en el extremo de un tronco externo (un teléfono celular o teléfono conectado de manera remota) y se trata a aquel teléfono por el dialplan exactamente de la misma manera que el usuario sería si estuviera en una extensión interna. A menos que haya trabajado con una PBX tradicional, puede que no sea inmediatamente obvio lo poderoso y liberador que es esto (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011).
  • 94. 67 Gráfico N° 17 Comparativa entre PBX tradicional y Asterisk Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Asterisk, The definitive Guide. Para el correcto y completo funcionamiento de Asterisk, o sea, para vincular las líneas de telefonía actuales y aparatos telefónicos (IP o convencionales) al Asterisk, necesitamos utilizar algunos equipamientos, que servirán para vincular estas tecnologías de telefonía actuales a toda la nueva gama de servicios digitales proveídos por Asterisk  Placas FXO o FXS.  Teléfonos Ips.  SoftPhones.  CODECS.  Protocolos.
  • 95. 68 ELASTIX Elastix es una distribución de “Software Libre” de Servidor de Comunicaciones Unificadas que integra en un solo paquete algunas tecnologías claves como:  VoIP PBX  Fax  Mensajería Instantánea  Email  Colaboración Gráfico N° 18 Logotipo de Elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: www.elastix.org.
  • 96. 69 Elastix tiene múltiples características y funcionalidades relacionadas con los servicios que presta: Telefonía IP, Servidor de Correo, Servidor de Fax, Conferencias, Servidor de Mensajería Instantánea, entre otros. Nuevas características, funcionalidades y servicios son añadidos en el desarrollo de nuevas versiones. La parte de sistema operativo se basa en CentOS, una popular distribución Linux orientada a servidores. Cada uno de estos programas es desarrollado y mantenidos por diferentes compañías y comunidades. Donde está la grandeza de Elastix es en la creación de una interface Web común para la administración de estos servicios y la integración de los mismos de forma sumamente fácil y sencilla (Muñoz, 2009).
  • 97. 70 Gráfico N° 19 Interfaz de administración de elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Ronald Almeida A. – Captura de Imagen Instalación elastix.
  • 98. 71 Gráfico N° 20 Esquema general de los componentes elastix Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Comunicaciones Unificadas (Edgar & Landivar, 2008 - 2009). TERMINALES VOIP Existen tres tipos de puntos finales que normalmente se proporcionan a los usuarios que podría servir como un aparato telefónico. Se conoce popularmente como:  Hardphones.  Softphones.  Adaptadores de terminales analógicos (ATA).
  • 99. 72 HARDPHONE Un hardphone es un dispositivo físico. Tiene las características de un teléfono de oficina: tiene un auricular, botones numerados, botón de llamadas en espera y de transferencia, etc. Se conecta directamente a la red, y es lo que se refiere la gente cuando hablan de un teléfono VoIP (o un teléfono SIP). Nuevos modelos de teléfonos IP poseen varios conectores Ethernet (RJ45) en lugar de uno, de esta manera el teléfono se conectará a un conmutador o incluso un router, permitiendo conectar dispositivos como impresoras de red, computadores, y hasta otros teléfonos IP. Gráfico N° 21 Teléfono IP marca ATCOM AT610 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.atcom.cn/AT610.html.
  • 100. 73 SOFTPHONE Un softphone es una aplicación de software que se ejecuta en un ordenador portátil o de escritorio. El audio debe pasar a través del sistema de sonido del PC, por lo que normalmente se necesita un auricular que va a funcionar bien con aplicaciones de telefonía. Más recientemente, las aplicaciones de softphone han sido escritos para los teléfonos inteligentes que le permiten conectarse a otras redes que no sean sólo de la red celular. La interfaz del softphone a menudo se ha adaptado para parecerse a un teléfono físico, pero esto no es necesario. Existe una larga lista de ellos, ya sea de pago o de uso libre, con un sinfín de características interesantes. Quizás entre los más usados se encuentran dos muy conocidos: Xlite y Twinkle.
  • 101. 74 Gráfico N° 22 Interfaz del softphone VOIP – XLITE 4 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Interfaz del Xlite instalada en una PC. WEBPHONE O TELÉFONOS WEB Un teléfono web no es más que un cliente de VozIP pero que está desarrollado completamente para funcionar en una página web. Su gran ventaja es que no requiere, generalmente, de la descarga de ningún tipo de software. Esta característica puede ser muy importante en ciertos entornos donde las políticas de seguridad los administradores en los equipos impiden la instalación de programas no autorizados. El uso de teléfonos web no está tan extendido como el de los softphones, aunque cada vez se pueden encontrar con más frecuencia. (Alcayde García, y otros, 2008)
  • 102. 75 Gráfico N° 23 Un webphone con funcionamiento de un teléfono IP Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: http://www.ribbit.com/crm/salesforce/screenshots.php. ATA Un ATA está diseñado para permitir que los teléfonos analógicos tradicionales (y otros dispositivos analógicos, tales como máquinas de fax, teléfonos inalámbricos, amplificadores de paginación, sirve para conectarse a una red SIP, y por lo general será una caja de tamaño sándwich que contiene un conector RJ-11 conector para el teléfono (comúnmente conocido como un puerto FXS), un conector RJ-45 para la red, y un conector de alimentación. Algunos ATA puede soportar más de un teléfono analógico.
  • 103. 76 Gráfico N° 24 ATA Grandstream para conexión de teléfonos analógicos Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: www.grandstream.com. Hardphones tienen la ventaja de que los terminales tienen buenas propiedades acústicas para comunicaciones de voz. Cualquier teléfono de decente calidad está diseñado para recoger las frecuencias de la voz humana, filtrar el ruido de fondo no deseado, y normalizar la forma de onda resultante. La gente ha estado usando los teléfonos durante el tiempo que la red telefónica ha existido, y que tienden a preferir lo que es familiar, por lo que tener un dispositivo que se comunica con Asterisk utilizando una interfaz familiar será atractivo para muchos usuarios. Además, un hardphone no requiere el equipo para estar en ejecución todo el tiempo. Las desventajas de hardphones incluyen que son no portátiles y costosos, en relación con los softphones la calidad de muchos en el mercado que están disponibles de forma gratuita. Además, el desorden extra en su
  • 104. 77 escritorio puede no ser deseable si tiene espacio de trabajo limitado, y si se mueven mucho y no es por lo general en el mismo lugar, un hardphone no es probable que se adapte a sus necesidades (aunque, una en cada ubicación en la que con frecuencia puede ser una solución válida). CODIFICACIÓN Y DECODIFICACIÓN DE VOZ Un codificador-decodificador o de manera abreviada "codec" es un algoritmo que traduce una señal analógica en una señal digital. Por lo tanto uno de los aspectos a valorar a la hora de elegir un codec es el tamaño al codificar la onda analógica. Si el tamaño es muy grande una vez finalizada la codificación, la compresión del codec será baja y por lo tanto se espera una buena fidelidad en sonido digital. Sin embargo, al tener un tamaño grande se requiere un mayor ancho de banda para transmitirlo. Por otro lado si el tamaño es pequeño tras la codificación, el ratio de compresión es alto y no se espera tanta fidelidad con el sonido analógico original como en el caso anterior. En este caso al ser el ratio de compresión alto, no requiere tanto ancho de banda para poder ser enviado por la red. Por tanto la elección de un codec de mayor o menor fidelidad hay que valorarlo, ya que no siempre es tan importante un alto grado de fidelidad. Por ejemplo, en el caso de los humanos nuestro oído tiene unos límites a partir de los cuales no percibe mejoras en la calidad del sonido y es entonces importante no seleccionar un codec con demasiada calidad pero sí con el menor consumo
  • 105. 78 de ancho de banda posible manteniendo una calidad aceptable, lo que nos va a permitir tener un mayor número de comunicaciones VoIP simultáneamente. (Alcayde García, y otros, 2008). Cuadro N° 5 Comparativa de los codecs Nombre Bit rate (Kbps) Audio Útil (Bytes) Ancho Estimado (Kbps) Latencia (ms) Observaciones Calidad General G 721 64 240 74.6 30 PCM. Existen 2 versiones “ulaw” (US/JAPAN) y “alaw” (Europa) 4.1 G 723.1 6.4 24 17 30 Utiliza (MPLQ) o (ACELP). Alta comprensión manteniendo una buena calidad 3.8 – 3.9 G. 726 32 80 48 20 ADPCM Sustituye a los Codecs G721 y G 723 3.85 G. 728 16 60 26.6 30 Utiliza (CELP) para codificar 3.61 G. 729 8 20 24 20 G 729 codec original. G 729ª menos complejo que G729 pero menor calidad (compatible con G729). G729B es como G729 pero con supresión de silencios (no es compatible con las anteriores). Por último G729 B es un G729A con supresión de silencios y únicamente compatible con G729B. 3.92 Elaboración: Ronald Almeida. Fuente: Redescubriendo la Telefonía (Alcayde García, y otros, 2008).
  • 106. 79 CANCELADOR DE ECO En muchas ocasiones, cuando estamos utilizando tarjetas analógicas y/o digitales para sacar las llamadas con Asterisk, hemos experimentado problemas de eco. El eco es generado por la reflexión del audio trasmitido que se devuelve a quien lo ha originado con un retraso que puede variar de algunos milisegundos a centenares de milisegundos. Más alto el tiempo de retraso, más fastidioso el eco (VoztoVoice, 2011). POR HARDWARE Una de las principales ventajas del canceladores de eco por hardware es que no consumen procesador y mejoran considerablemente la calidad de audio. Algunos dispositivos gateway SIP tienen canceladores de eco integrados, generalmente de 16 o 32ms, por regla general suficiente para el echo habitual que se producen en las líneas analógicas. La forma más eficaz para manejar la cancelación de eco no está en el software. Si usted está planeando en implementar un sistema de buena calidad, gastar el dinero extra y tarjetas de compra para el sistema que a bordo de cancelación de eco por hardware. Estas tarjetas son un poco más caro, pero rápidamente se pagan por sí mismos en términos de reducción de la carga de la CPU. (Madsen, Meggelen, & Bryant, 2011)
  • 107. 80 POR SOFTWARE Las librerías de DAHDI por defecto vienen con un cancelador de eco software que a veces no logra solucionar este tipo de problema. En estos casos la mejor solución es instalar el cancelador de eco OSLEC. El cancelador de eco SoftECHO, de la empresa Octasic, permite dotar a las tarjetas de telefonía que carecen de cancelación de eco por hardware, de una solución de supresión de eco de alta calidad y efectividad. Ventajosamente podemos contar con el cancelador de eco SoftEcho de Octasic en la distribución Elastix 2.2 por lo que no es necesario volverlo a instalar, solo basta con que la tarjeta esté conectada y correctamente en funcionamiento. SoftECHO provee de colas de hasta 128 ms de cancelación de eco a cualquier tarjeta que funcione bajo DAHDI (RDSI o Analógica) con un límite de 16 canales simultáneos. CALIDAD DE SERVICIO El gran impacto de la Telefonía VOIP es algo evidente y las principales motivos es la convergencia y el aprovechamiento de los recursos y los beneficios que trae consigo el protocolo IP.