Protocolos de envío de paquetes de voz

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Al igual que las rede de datos se manejan en base a una pila de protocolos y aplicaciones, la VoIP trabaja sobre protocolos que se ajustan a la tecnología y a las necesidades de los usuarios. Existen dos tipos de protocolos principales relacionados con VoIP: transporte y control de datos, estos trabajan sobre la capa de transporte, como se muestra en la Figura 3 a continuación.

El protocolo RTP25, en conjunto del protocolo RCTP26 se los utiliza ligados a H.323, SIP y más protocolos de señalización de llamada para conformar así la pila fundamental del transporte de voz sobre el protocolo IP.

Estructura de protocolos VoIP

Estructura de protocolos VoIP

PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN

Los protocolos de señalización están encargados de principalmente de establecer una llamada entre dos dispositivos, es decir permite loguearse/desloguearse de un servidor de VoIP, transmitir claves para el inicio y fin de una sesión, indicar el tipo de datos que se están trasmitiendo y trasmitir las direcciones de origen y destino. Los protocolos más importantes para la tecnología de VoIP son H.323, SIP, IAX.

Protocolo H.323

Creado por la UIT – T para la trasmisión de datos, voz y video, a través de redes basados en conmutación de paquetes sin calidad de servicio como son las redes IP. Se considera el protocolo más usado para la difusión en la telefonía IP.

Se caracteriza de los demás protocolos por ser un protocolo binario, presentar una mejor interoperabilidad con la PSTN, proporciona un mejor soporte para los sistemas de video. Fue diseñado para trabajar en redes de área local para trasmitir voz y datos, posteriormente se habilitó su expansión para trabajar en redes más amplias como son Internet.

La arquitectura que maneja H.323 es completa pues poseer sus propios puertos para señalización y codificación, para llevar así a cabo la comunicación entre los usuarios y garantizar la compatibilidad de los dispositivos. Para eso utiliza los siguientes protocolos:

• H.225 para el control de llamadas en la misma que se incluye señalización, registro y admisión.
• H.235 encargado principalmente de la seguridad y cifrado.
• H.450 usado en el caso de existir servicios suplementarios.
• RTP/RTCP principalmente utilizados para el transporte de contenido multimedia

y una serie de codecs:

• G.711 encargado de representar una señal de audio en frecuencias de la voz humana, con una tasa de 8000 muestras por segundo, es decir a 64Kbit/s.
• G.722 es una evolución del códec G.711 exclusivo de la VoIP.
• G.723 permite la compresión más del audio, permitiendo más llamadas simultaneas. •G.729 es el más preferido codecs para aplicaciones de WAN.

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Protocolo SIP

Session Initiation Protocol (SIP) es un protocolo desarrollado por la IETF29 especificado en el RFC 3261, desarrollado en lenguaje ASCII30 es un protocolo abierto, utilizado para el establecimiento de una sesión en una red IP, simple e independiente por lo tanto se convierte en escalable y posee la capacidad para acoplarse a diferentes arquitecturas

y escenarios de implementación. Similar a HTTP y SMTP pues es un protocolo de petición – respuesta, trabaja en conjunto con las aplicaciones de Internet.

Se ha convertido en una herramienta simple de usar, permitiendo construir servicios convergentes de voz y multimedia. Proporciona mecanismos especiales con el fin de que los usuarios finales y servidores proxy faciliten entre algunos servicios como:
• Desvío de llamadas en caso: usuario ocupado, llamada sin respuesta, incondicionales, cambio de dirección
• Movilidad personal.
• Invitación a la conferencias de multidifusión
• Llamada automática

Protocolo IAX

Indica que el protocolo IAX fue creado con la finalidad de minimizar el ancho de banda necesario para la señalización y proporcionar a demás apoyo para la traducción de direcciones de red (NAT)33; usa el protocolo UDP sobre el puerto de Internet (puerto 4569) para recibir y trasmitir datos de señalización, utiliza menos espacio que el protocolo RTP, triplicando las llamadas a través de un solo megabit conjuntamente con el código de compresión G729.

Este protocolo puede detectar automáticamente si una línea está fuera de servicio, pues usa constantemente consultas mediante ping permitiendo que las respuestas del protocolo IAX sean enviados de vuelta al origen en lugar de negociar con una dirección IP externa.

El protocolo IAX por sus características trasmite paquetes de audio con solo 4 bytes de cabecera y usa comandos de muy bajo ancho de banda. En el caso de generarse múltiples llamadas la red de IAX reduce la sobre carga de cada canal mediante la combinación de los datos de varios canales en un solo paquete, reduciendo no solo el número de cabeceras si no también su número de paquetes. Esta característica es muy importante cuando se trabaja en redes inalámbrica

Tomado de:
Martínez, M. (2015). Diseño del sistema de telefonía IP bajo una plataforma de software libre para la industria FLORALP S.A. de la ciudad de Ibarra (tesis de pregrado). Universidad Técnica del Norte, Ibarra, Ecuador.
Fuente:
http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/4511/1/04%20RED%20059%20Tesis.pdf

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch

Codecs de audio para telefonía VoIP

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(Un códec se define como un conjunto de algoritmos encargados de la compresión y descompresión de un sonido analógico a bits digitales, con la finalidad de comprimir las señales para ocupar menor espacio dentro de una trasmisión y así ser usados en una computadora, dispositivos electrónicos y redes IP consiguiendo una buena calidad de sonido

Existen códigos abiertos o libres, mientras que otros de propiedad o patentados por lo que se requiere un pago por su licencia. Durante muchos años se han creado un sin número de codecs los mismos que se han perfeccionado de acuerdo a las necesidades y entornos de trabajo; la mayoría de los codecs actuales son creados por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones).

ESPECIFICACIONES Las características de los principales códec usados para VoIP se las describe a continuación de la misma manera que los hacen en el foro de (Asterisk México, 2007) y la página de (iNPHONEX, 2012):

G711 modulación por pulsos codificados (PCM) de datos de voz.

• Puesto en marcha en el año 1972 por la UIT-T.
• Usa Modulación de Pulsos Codificados (PCM14).
• Adecuado para la trasmisión de voz en entornos LAN.
• Muestreo de 8000 veces por segundo y la asignación de 8 bits por muestra.
• Dos versiones μ-Law16 para América del norte y Japón, y A-Law17 que trabaja en Europa y otros lugares.
• Alto rendimiento incluso en presencia de latencia y pérdida de paquetes.
• Utiliza mayor ancho de banda pues usa 64kbps de bit rate que equivale a un canal de voz completo.
• No requiere licencia y es usado por la mayoría de dispositivos comerciales que trabajan con VoIP
• Es el más económico en el aspecto de recursos, no utiliza técnicas de compresión de la voz y así proporciona máxima calidad.

G.722 Codificador de audio de 7kHz y 64 Kbps.

• Creado por la UIT –T en 1988.
• Usa la técnica Subband Adaptive Differential PCM (SB-ADPCM).
• Tiene tres rangos de operación con tasas de trasmisión de 48, 56 y 64 Kbps y tazas de muestreo de 16kHz y 14bits por muestra.
• Puede inter operar con G.721 (32Kbps) y G.725 para control y establecimiento de la conexión.
• Tiene la capacidad de realizar el ocultamiento de pérdida de paquetes PLC.
• Se usa principalmente para compresión de voz en tecnología móvil de tercera generación.

G.723 Codificador de velocidad dual para comunicaciones multimedia.

• Puesto en marcha en el año 2006 por la UIT-T.
• Utilizado para voz y audio con técnicas de compresión a velocidades muy bajas, es parte del estándar H.324.
• Maneja dos tipos de velocidades: 5.3Kbps y 6.3Kbps con la técnica ACELP y ML-MLQ21 respectivamente.
• Tiempo estimado para retardo de compresión de la trama es de 30ms.
• Muy baja velocidad de bits, necesita un buen ancho de banda para trabajar correctamente.
• No recomendado para VoIP.

G.726 adaptador diferencial PCM con codificación a 16, 24, 32 y 40Kbps

• Aprobado por la UIT –T en el año de 1990.
• Convierte el canal de 64Kbps estándar a las velocidades de 16, 24, 32 y 40Kbps.
• El rendimiento es muy bueno aunque el retardo de procesamiento es mayor que G.711.
• Se basa en la tecnología ADPCM

G.729 Codificador de voz a 8Kbps usando estructura conjugada ACELP.
• Desarrollado por la UIT –T en el año de 1990.
• Proporcionan una calidad similar de ADPCM a 32Kbps.
• Los dispositivos Cisco utilizan por defecto este códec, usando tramas de voz de 10ms.
• Buen funcionamiento en entornos LAN. Utiliza una técnica conocida como CS-ACELP, la misma que reduce el tamaño de la señal de entrada en una razón de 8:1.
• Utiliza un mínimo ancho de banda, tiene soporte pero debe ser adquirir una licencia para trabajar.

iLBC Internet Low Bit Rate Codec
• Diseñado principalmente para aplicaciones de VoIP.
• Es un códec de voz Open Source libre y gratis de banda corta, desarrollado por Global IP Sound (GIPS).
• Trabaja con anchos de banda reducidos, para bloques de 20ms apenas el ancho de banda es 15.20Kbps, mientras que con 30ms se reduce más aun a 13.33Kbps.
• En cuanto a calidad se refiere presenta una leve degradación de la voz provocado por pérdida o retraso de paquetes.
• Es un códec reciente por lo cual no existe soporte y al proporcionar mejor calidad necesita de mayor procesamiento.
• No soporta un número alto de llamadas simultáneas.

GSM Sistema Global para comunicación móvil
• Propio códec para telefonía celular.
• El tipo de compresión que usa es RPE-LTP.
• Divide a la voz en bloques de 20ms los mismos que son trasportados al códec para la compresión.
• Ancho de banda de consumos es de 13.3Kbps.

Tomado de:
Martínez, M. (2015). Diseño del sistema de telefonía IP bajo una plataforma de software libre para la industria FLORALP S.A. de la ciudad de Ibarra (tesis de pregrado). Universidad Técnica del Norte, Ibarra, Ecuador.
Fuente:
http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/4511/1/04%20RED%20059%20Tesis.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Arquitectura para red de telefonía IP

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ARQUITECTURA: De las características principales de la VoIP es manejar dos tipos de arquitectura desde el punto de vista de distribución, estas son arquitectura distribuida y centralizada. Permitiendo así que el usuario adapte la red actual a los servicios que proporciona la VoIP, se detallan a continuación los dos tipos.

ARQUITECTURA CENTRALIZADA
Desde algunos puntos de vista la arquitectura centralizada es considerada como aceptable, pues la administración está concentrada al igual que el control de llamadas, simplificando el flujo de llamadas repitiendo las características de la voz.

Para algunos casos, la arquitectura centralizada es desacreditada al no poseer flexibilidad para trabajar con las nuevas tecnologías. Se asocia principalmente con los protocolos MGCP y MEGACO11, los mismos que fueron diseñados para trabajar con un solo dispositivo (Media Gateway Controller); estas redes se centralizan convirtiendo así a los dispositivos de usuario final en terminales limitados

ARQUITECTURA DISTRIBUIDA

Este tipo de arquitectura está asociada a los protocolos H.323 y SIP, los mismos que permiten la inteligencia a la red por medio de los terminales como: teléfonos IP, servidores de medios, cualquier dispositivo que pueda iniciar una llamada de VoIP y los dispositivos de control de llamadas como: Gatekeepers12 en una red H.323 y servidores Proxy13 en una red SIP

Tomado de:
Martínez, M. (2015). Diseño del sistema de telefonía IP bajo una plataforma de software libre para la industria FLORALP S.A. de la ciudad de Ibarra (tesis de pregrado). Universidad Técnica del Norte, Ibarra, Ecuador.
Fuente:
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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Características de VoIP

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CARACTERÍSTICAS DE VOIP: El envío de paquetes de voz en tiempo real utilizando redes que trabajen sobre el protocolo IP se denomina VoIP (Federal Communications Commission, 2009), la misma que permite la comunicación, entre dos o más usuarios que se encuentren haciendo uso de la misma red de Internet, sin requerir ningún cable único dedicado, es decir no necesita de una ruta fija y no se limita a la ampliación de una red.

Al usar el protocolo IP como medio de trasmisión lógica, es posible usar una misma red para interconectar dos edificios que manejen una misma red, a esto se denomina la administración de una única red para la comunicación. Puesto que trabaja con protocolos independientes en cada una de las capas; estos protocolos pueden desarrollarse sin tomar en cuenta el hardware que se utilice.

VoIP requiere una conexión lo suficientemente rápida y fiable para Internet, sin tomar en cuenta el tipo de conexión física que se tenga en la red, el ancho de banda necesario para realizar una llamada usando la tecnología VoIP es de 64 Kbps en una sola dirección y en la caso de una comunicación full dúplex el ancho de banda de 180.8 Kbps. Los datos de ancho de banda han variado con el pasar de los años, actualmente se envía mayor cantidad de información simultánea y con gran rapidez.

VoIP puede trabajar sobre una gran variedad de arquitecturas de red, no necesariamente debe ser jerárquica por dos razones: los paquetes de VoIP no requieren un intervalo de tiempo único para llegar a su destino, ni una jerarquía para establecer una llamada y la segunda razón es que solamente la llamada debe ser conocida por los usuarios finales.

La VoIP utiliza un sin número de protocolos que permiten que la llamada se realice, los protocolos más importantes encargados de la creación y terminación de una llamada son: SIP7, H.323 y MGCP; el protocolo UDP para el envío de paquetes, puesto que al ser la prioridad más alta la voz este no necesita el reenvío de paquetes perdidos (acuse de recibo), ya que en una conversación escuchar un espacio de silencio muy corto no hace que pierda sentido la información que se quiere trasmitir.

Las llamadas de VoIP a VoIP son libres en el sentido que no ocasionan gastos por encima de los que el servicio de Internet representa, esta es la razón de la demanda de esta tecnología la reducción de costos en la facturas de telefonía, al utilizar la red de datos ya existentes para comunicarse dentro de un mismo edificio haciendo uso de la Intranet, y a la vez brindar servicios que la telefonía tradicional no puede ofrecer.

Tomado de:
Martínez, M. (2015). Diseño del sistema de telefonía IP bajo una plataforma de software libre para la industria FLORALP S.A. de la ciudad de Ibarra (tesis de pregrado). Universidad Técnica del Norte, Ibarra, Ecuador.
Fuente:
http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/4511/1/04%20RED%20059%20Tesis.pdf

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Telefonía VoIP con SoftSwitch

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Bancos en Ecuador para Alquilar un VoIPSwitch Server

Generalidades de la telefonía IP

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El servicio de telefonía es una de las tecnologías con mayor demanda desde hace muchos años, puesto que permite la comunicación en vivo y largas distancias; el sistema ha evolucionado en el trascurso del tiempo, comenzando con un proceso manual en el que un operador se encargaba de colocar clavijas entre las líneas de los dos abonados que se deseaban comunicar, haciendo de esto un proceso dependiente de un operador y de poco rendimiento

Actualmente se encuentran en funcionamiento las centrales PSTN3 que basa su funcionamiento en la conmutación de circuitos, se la utilizó principalmente por el incremento de usuarios que solicitaban el servicio, obteniendo así un servicio automático y conmutando logrando que la llamada llegara a su destino mediante un sistema rápido y de fácil escalabilidad.

Para aprovechar al máximo los recursos de la red se utilizan actualmente las centrales conmutadas PBX4 las mismas que permiten la trasmisión por un mismo medio físico el tráfico de voz, datos y video; se ha fusionado las características de estas centrales con el protocolo

IP para dar a conocer la VoIP, que es la transmisión de la voz inicialmente de manera analógica encapsulada en un paquete de forma digital que viaja por cualquier red IP incluso sobre las redes conectadas al Internet, proporcionando así no solo la comunicación si no generando interactividad lo que un mensaje o un correo no pueden lograr.

Las centrales de conmutación IP pueden ser libres o propietarias, las características de la central de conmutación debe permitir que ésta se adapte a las necesidades del administrador y no que se use los recursos mínimos de la central.

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Voz sobre protocolo de internet y sus ventajas

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* El ancho de banda creciente a nivel mundial, y la optimización de los equipos de capa 2 y 3 para garantizar el QoS de los servicios de voz en tiempo real hacen que el futuro de la Voz sobre IP sea muy prometedor

* Abaratar los costos en llamadas entre la matriz hacia las extensiones y viceversa

* Contar con un registro de llamadas de consumo telefónico

* Realizar videoconferencias a cero costos dentro de la red interna y con la implementación de VPN poder comunicarse en cualquier parte del mundo

* Permite ser implementado tanto en software como en hardware, con la particularidad de que el hardware supondría eliminar el impacto inicial para el usuario común.

* Mayor seguridad en manejo de datos en la red

Tomado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/24501/1/PROTEl_Dise%C3%B1o%20de%20proyectos%20de%20voz%20sobre%20IP.pdf

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Voz sobre protocolo de internet (VoIP)

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Voz sobre IP Voz sobre Protocolo de Internet, también llamado Voz IP, es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital, en paquetes, en lugar de enviarla en forma analógica, a través de circuitos utilizables sólo para telefonía como una compañía telefónica convencional.

El tráfico de Voz sobre IP puede circular por cualquier red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, como por ejemplo las redes de área local (LAN).

Es muy importante diferenciar entre VoIP y Telefonía sobre IP.

* VoIP es el conjunto de normas, dispositivos, protocolos, en definitiva la tecnología que permite comunicar voz sobre el protocolo IP.

* La Telefonía IP es el servicio telefónico que toma como base la tecnología VoIP, de forma que permita la realización de llamadas IP utilizando un teléfonos IP, Softphone o teléfono con adaptador VoIP en el caso de Centralita Virtual Voz IP, o bien través de centralita IP o centralita RDSI con Gateway VoIP configurado con una línea IP.

Tomado de: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/24501/1/PROTEl_Dise%C3%B1o%20de%20proyectos%20de%20voz%20sobre%20IP.pdf

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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Interconexión con la red telefónica fija y la celular

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Interconexión con la red telefónica fija y la celular: Los sistemas de Telefonía IP, como Asterisk, permiten integrar una red de telefonía IP con redes telefónicas tradicionales por medio de interfaces analógicas y digitales.

La conexión con líneas analógicas se hace a través de interfaces FXO (Foreign eXchange O_ce) y FXS (Foreign eXchange Subscriber ); la conexión con líneas digitales RDSI se logra por medio de interfaces del tipo BRI (Basic Rate Interface) y PRI (Primary Rate Interface); para acceder a la RTPC se puede utilizar una interfaz o pasarela FXO (puede ser de múltiples líneas); para la interconexión con la red móvil se puede conseguir un conversor celular. En la Figura 5.7 se muestra un esquema de la interconexión de una centralita Asterisk con otras redes de telefonía tradicional.

Interconexión de Asterisk

Interconexión de Asterisk

Tomado de: https://eciencia.urjc.es/bitstream/handle/10115/5939/vozsobreip.pdf?sequence=1

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Telefonía VoIP con SoftSwitch

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Bancos en Ecuador para Alquilar un VoIPSwitch Server

Los terminales de telefonía IP

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Un terminal telefónico IP es un dispositivo completamente digital y programable que permite realizar una comunicación de voz o vídeo utilizando el protocolo IP, en una red LAN o a través de Internet.

Suelen tener más opciones y ventajas que un teléfono convencional; algunos pueden tener múltiples líneas, incluir cámara de vídeo para realizar videoconferencias, y dan la posibilidad de configurar la calidad del servicio (QoS) o una LAN virtual (VLAN). La configuración se realiza mediante un sistema de administración que puede ser accedido vía Web en una dirección IP asignada para tal fin.

Los principales tipos de terminales de telefonía IP son

Teléfonos IP: Un teléfono IP suele ser un equipo con forma de teléfono, aunque con la particularidad de que utiliza una conexión de red de datos en lugar de una conexión de red telefónica.

ATA (Adaptador de Teléfono Analógico): Son dispositivos que permiten conectar un teléfono analógico o RDSI a una red de VoIP. Disponen de un sistema de administración y gestión similar a los teléfonos IP, por lo que poseen también dirección IP, y las mismas ventajas que cualquier terminal IP.

Teléfonos IP inalámbricos: Son similares a los teléfonos móviles (o celulares) y permiten utilizar redes inalámbricas para conectarse al servidor de VoIP. Existen teléfonos móviles con soporte de Wi-Fi y DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) para ser utilizados dentro de una LAN.

Softphone: Es un programa que simula un teléfono convencional, y se instala en una computadora donde interactúa con micrófonos y auriculares/altavoces. Hace posible usar la computadora para realizar llamadas a otros softphones o a otros teléfonos convencionales, como cualquier otro teléfono IP, usando VoIP. Permite hacer parte de una red de telefonía IP, pero también conectarse a un proveedor de servicios de telefonía por Internet gratuito o de pago.

Tomado de: https://eciencia.urjc.es/bitstream/handle/10115/5939/vozsobreip.pdf?sequence=1

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DataCenter VoIP

Los edificios que alojan a los servidores en Europa y Estados Unidos son los centros de datos más ecológicos y fueron construidos como idea de almacén de datos. La ubicación estratégica en Europa central y en Estados Unidos son las ventajas principales.

Los Data Centers están perfectamente situados para garantizar conexiones rápidas a todos los territorios de Europa y América para que todos los clientes se beneficien de la mejor calidad en el servicio brindado. Por otra parte, el edificio que está situado en Europa se encuentra en una de las zonas más ricas de agua subterránea, lo que abre la posibilidad a ServerVoIP de realizar un innovador, ecológico y único sistema de refrigeración de forma natural.

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch

La centralita telefónica Asterisk

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La centralita telefónica Asterisk: Asterisk es un programa bajo licencia GPL creado por Digium Inc, que implementa una centralita (PBX) completa utilizando un equipamiento relativamente económico.

Trabaja sobre Linux y otras plataformas, pero en Linux cuenta con el mayor soporte. Puede trabajar con la mayoría de los equipos estándares de telefonía y operar con otras redes de telefonía global tradicional.

Ha sido adoptado en algunos entornos corporativos como una solución de bajo coste junto con otras aplicaciones para mejorar sus prestaciones (como el servidor SIP Express Router7). Puede interoperar con terminales IP actuando como un registrador y como pasarela entre ambos. Incluye muchas características que anteriormente sólo estaban disponibles en costosos sistemas propietarios PBX, tales como:
• Buzón de voz.
• Conferencias.
• Respuesta Interactiva de Voz (IVR, Interactive Voice Response).
• Compatibilidad con SIP, H.323, IAX y MGCP.
• Creación de nuevas funcionalidades.
• Llamadas de conferencia.
• Llamada en espera.
• Transferencia de llamadas, internas y externas.
• Soporte para llamadas tripartitas.
• Identi_cación de llamadas.
• Música en espera y en transferencia (_cheros MP3 actualizables por el usuario).
• Soporte para fax.
• Grabación de llamadas entrantes y salientes.
• Monitorización de llamadas en curso.

La versión actual de Asterisk es la 1.8. Según los desarrolladores, sus características más fuertes son la estabilidad (como en la versión 1.4) y la seguridad, pero sobre todo la variedad de características que trae:

• Soporte para cifrado AES de 128 bits.
• Soporte para IPv6.
• Códec G.722 incluido, con capacidad de transcodi_cación con los demás códecs.
• CEL, un nuevo CDR (Call Detail Record ) mucho más completo.

Tomado de: https://eciencia.urjc.es/bitstream/handle/10115/5939/vozsobreip.pdf?sequence=1

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)