Protocolos de Señalización de la VoIP

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Un protocolo es un conjunto de reglas y acuerdos que los computadores y dispositivos deben seguir para que puedan comunicarse entre ellos. Más concretamente, un protocolo de señalización es el que se encarga de gestionar los mensajes y procedimientos utilizados para establecer una comunicación.

Para VoIP existen varios protocolos de señalización, tales como, H323, MGCP, SCCP, SIP y IAX2. Sin embargo, los tres protocolos más extendidos son SIP, IAX2, y H323.

Aunque H323 ha estado muy extendido, ha sido muy utilizado y ha sido el que ha permitido el despegue de la VoIP, existiendo gran variedad de hardware que lo soporta, hoy en día, esta en desuso, ya que uno de los objetivos de SIP era solucionar los problemas que existían en H323, por lo que SIP a desbancado a H323.

Básicamente H323 es un protocolo cliente-servidor en el que básicamente intervienen dos tipos de señalización: Señalización de control de llamada (H225) y Señalización de control de canal (H245), la primera se encarga del registro y localización y la segunda del establecimiento de llamadas.

Respecto a MGCP (Media Gateway Control Protocol), es un protocolo del tipo cliente-servidor, y ya ha quedado obsoleto, aunque IAX2 a adoptado parte de su estructura de funcionamiento.

SCCP (Skinny Client Control Protocol), es un protocolo propietario de Cisco, basado en un modelo cliente servidor que deja toda la inteligencia en manos del servidor, llamado “call manager”, este protocolo se encuentra en activo en muchas corporaciones debido a la garantía y respaldo que Cisco proporciona, aunque es un sistema caro por ser propietario, ya existen interfaces que permiten su conexión a sistema de software libre como Asterisk.

Vamos a continuación a ver más detalladamente los dos más importantes que son además los que vamos a utilizar en nuestra implementación: SIP y IAX2.

a) SIP (Session Initiation Protocol)

Este protocolo está mas integrado con las aplicaciones y servicios de Internet, posee mayor flexibilidad para incorporar nuevas funciones y su implementación es mucho más simple que H323, incluso es parecido a los protocolos HTTP y SMTP.

Las aplicaciones SIP usan el puerto 5060 con UDP (User Datagram Protocol) o TCP (Transmission Control Protocol), para información de señalización y normalmente el rango de puertos de 10000 a 20000, para la transmisión de la voz mediante RTP, más concretamente se usan dos puertos por canal de comunicación.

SIP se ha propuesto como sistema genérico para el soporte de mecanismo de señalizaciones de servicio de telefonía IP. SIP soporta cinco elementos funcionales para el establecimiento y terminación de comunicaciones multimedia:

➢ Localización de Usuarios.
➢ Intercambio y negociación de capacidades de los terminales.
➢ Disponibilidad de Usuarios.
➢ Establecimiento de llamadas.
➢ Mantenimiento de llamadas.

SIP es un protocolo basado en el modelo cliente-servidor. Los clientes SIP envían peticiones aun servidor, el cual una vez procesada contesta con una respuesta. Los terminales SIP, también pueden establecer llamadas de voz directamente sin la intervención de elementos intermedios, al igual que en el caso de H323, funcionando como “peers independientes”.

SIP se estructura con los siguientes componentes:

1. AGENTES DE LLAMADA: Existen dos tipos de Agentes:

➢ User Agent Client (UAC): funciona como cliente iniciando peticiones SIP.
➢ User Agent Server (UAS): funciona como servidor contactando al usuariocuando una petición SIP es recibida, y retornando una respuesta a favor del usuario.

Estos agentes realizan las siguientes acciones:
➢ Localizar a un usuario mediante la redirección de la llamada.
➢ Implementar servicios de redirección como reenvío si no hay respuesta.
➢ Implementar filtrado de llamadas en función de su origen o destino.
➢ Almacenar información de administración de llamadas.
Las workstations, IPphones, gateways telefónicos, call agents, entre otros, son dispositivos que tienen funcionalidades de User Agents dentro de una red SIP.

2. SERVIDORES: Existen tres tipos de servidores, que pueden estar separados o realizar varias funciones.

Servidor Proxy: Se encarga de encaminar peticiones/respuestas hacia el destino final. El encaminamiento se realiza salto a salto de un servidor a otro hasta alcanzar el destino final. Un servidor proxy es una entidad intermediaria en una red SIP que es responsable de reenviar peticiones SIP a un UAS (User Agent Server) de destino o a otro servidor proxy en nombre de otro UAC (User Agent Client). El servidor proxy también interpreta y si es necesario, reescribe partes de los mensajes de petición antes de reenviarlos. También se asegura de poner en funcionamiento las políticas en la red, tales como autenticar a un usuario antes de darle servicio.

Servidor de redirección: Equivalente al servidor proxy, pero a diferencia de este no contesta a la llamada, sino que indica como contactar el destino buscado. Un redirect server, es un UAS (User Agent Server) que se encarga de redireccionar las transacciones SIP generadas por un UAC. Para esto genera respuestas a peticiones SIP con código 300 (mensajes de redirección), dirigiendo al UAS a contactar a un grupo alternativo.

Servidor de registro: Mantiene la localización actual de un usuario. Se utiliza para que los terminales registren la localización en la que se encuentran, facilitando la movilidad del usuario.

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Como ya hemos comentado, SIP esta basado en arquitectura cliente/servidor similar al HTTP, con el que comparte muchos códigos de estado y sigue una estructura de petición-respuesta; estas peticiones son generadas por un cliente y enviadas a un servidor, que las procesa y devuelve la respuesta al cliente. El par petición-respuesta recibe el nombre de transacción. Al igual que el protocolo HTTP, SIP proporciona un conjunto de solicitudes y respuestas basadas en códigos, todas ellas recogidas en la RFC 3261.

El protocolo SIP define principalmente seis tipos de solicitudes o peticiones:

➢ INVITE: establece una sesión.
➢ ACK: confirma una solicitud INVITE.
➢ BYE: finaliza una sesión.
➢ CANCEL: cancela el establecimiento de una sesión.
➢ REGISTER: comunica la localización de usuario (nombre de equipo, IP).
➢ OPTIONS: da información sobre las capacidades de envío y recepción.

y seis clases de respuestas:

➢ 1xx: respuestas informativas, como 180, que significa teléfono sonando (ringing).
➢ 2xx: respuestas de éxito.
➢ 3xx: respuestas de redirección.
➢ 4xx: errores de solicitud.
➢ 5xx: errores de servidor.
➢ 6xx: errores globales.

REGISTER.

2. El servidor requiere autentificación (401 unathorized)
3. Se envía la información de registro.
4. Se acepta el registro (200 OK)
5. Se envía la información de registro
6. Y el confirma que se ha recibido.

Una vez que el agente se ha registrado en el servidor, este tiene su información para poder localizarlo y poder redirigir llamadas hacia él. Una vez registrado ya es posible establecer una comunicación con ese agente.

1. El teléfono llamante envía un INVITE.
2. Se solicita autenticación mediante la respuesta 407 (407 Autenticación Proxy Requerida).
3. El teléfono llamante responde con un ACK confirmado.
4. El teléfono al que se llama envía una respuesta informativa 100 (tratando).
5. Cuando el teléfono llamado empieza a sonar envía una respuesta 180 (teléfono sonando).
6. Cuando el receptor descuelga, el teléfono al que se llama envía una respuesta 200 (OK).
7. El teléfono llamante responde con un ACK confirmado.
8. Ahora la voz es transmitida como datos usando RTP.
9. Cuando la persona a la que se llama cuelga, BYE es enviado al teléfono llamante.
10. El teléfono llamante responde con un 200 (OK).

b) IAX (Inter-Asterisk eXchange protocol)

Este protocolo es utilizado para manejar conexiones VoIP ya sea entre servidores Asterisk, o entre servidores y clientes. El protocolo IAX ahora se refiere generalmente al IAX2, la segunda versión del protocolo IAX2.

IAX2 fue creado y estandarizado en Enero de 2004 por Mark Spencer y su empresa Digium, la creadora de Asterisk, y es creado para y por Asterisk. Y surge también, para corregir algunos de los problemas principales del protocolo SIP, estos objetivos son:

✔ Minimizar el ancho de banda usado en las transmisiones de control y multimedia.

✔ Cambiar de protocolo de texto a protocolo binario. Pequeñas cabeceras y bajo consumo de ancho de banda.

✔ Evitar problemas de NAT (Network Address Translation). IAX2 usa UDP sobre un único puerto, el 4569, donde viajan la información de señalización y datos.

✔ Soporte para transmitir planes de marcación (dialplans).

c) SIP Vs. IAX – Comparativa

Las principales diferencias ente IAX y SIP son las siguientes:
•Ancho de banda : IAX utiliza un menor ancho de banda que SIP ya que los mensajes son codificados de forma binaria mientras que en SIP son mensajes de texto. Asimismo, IAX intenta reducir al máximo la información de las cabeceras de los mensajes reduciendo también el ancho de banda necesario.
•NAT : En IAX la señalización y los datos viajan conjuntamente con lo cual se evitan los problemas de NAT que frecuentemente aparecen en SIP. En SIP la señalización y los datos viajan de manera separada y por eso aparecen problemas de NAT en el flujo de audio cuando este flujo debe superar los routers y firewalls. SIP suele necesitar un servidor STUN para estos problemas.

• Estandarización y Uso : SIP es un protocolo estandarizado por la IETF hace bastante tiempo y que es ampliamente implementado por todos los fabricantes de equipos y software. IAX está aun siendo estandarizado y es por ello que no se encuentra en muchos dispositivos existentes en el mercado.
• Utilización de puertos : IAX utiliza un solo puerto (4569) para mandar la información de señalización y los datos de todas sus llamadas. Para ello utiliza un mecanismo de multiplexación o «trunking». SIP, sin embargo utiliza un puerto (5060) para señalización y 2 puertos RTP por cada conexión de audio (como mínimo 3 puertos). Por ejemplo para 100 llamadas simultaneas con SIP se usarían 200 puertos (RTP) más el puerto 5060 de señalización. IAX utilizaría sólo un puerto para todo (4569).
• Flujo de audio al utilizar un servidor : En SIP si utilizamos un servidor la señalización de control pasa siempre por el servidor pero la información de audio (flujo RTP) puede viajar extremo a extremo sin tener que pasar necesariamente por el servidor SIP. En IAX al viajar la señalización y los datos de forma conjunta todo el tráfico de audio debe pasar obligatoriamente por el servidor IAX. Esto produce una aumento en el uso del ancho de banda que deben soportar los servidores IAX sobretodo cuando hay muchas llamadas simultaneas.
• Otras funcionalidades: IAX es un protocolo pensado para VoIP y transmisión de vídeo y presenta funcionalidades interesantes como la posibilidad de enviar o recibir planes de marcado (dialplans) que resultan muy útiles usados junto con servidores Asterisk. SIP es un protocolo de propósito general y podría transmitir sin dificultad cualquier información y no solo audio y vídeo, pero no funciona de manera tan optima como lo hace IAX2.

Tomado de:
Sierra, A. (2008). Instalación de un sistema VoIP corporativo basado en Asterisk (Proyecto fin de Master). Universidad Politécnica de Cartajena, Murcia, España.
Fuente:
http://repositorio.upct.es/bitstream/handle/10317/737/pfm35.pdf;jsessionid=951D111758801A0375EA20D3195A6313?sequence=1

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Protocolo de interconexion H.323

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El protocolo H.323 se creó ara poder transmitir voz, video y datos sobre redes de conmutación de paquetes en un tiempo real estableciendo los estándares para la compresión y descompresión de audio y video, asegurando así que los equipos de distintos fabricantes se intercomuniquen.

También la norma H.323 se usa para procedimientos de señalización de los canales lógicos contenidos en la norma H.245, fijando las prestaciones para el emisor y receptor, es decir, establecer una llamada, intercambiar información, terminación de la llamada y la forma de codificar y decodificar.

Los estándares más relevantes del protocolo H323 son:

• Terminal.- Es un extremo de la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real con otro terminal H.323, gateway o unidad de control multipunto. Esta comunicación consta de señales de control, indicaciones, audio, imagen en color en movimiento y /o datos entre los dos terminales. Conforme a la especificación, un terminal H.323 puede proporcionar sólo voz, voz y datos, voz y video, o voz, datos y video.

• Gateway.- Un gateway H.323 es un extremo que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real entre terminales H.323 en la red IP y otros terminales o gateways en una red conmutada. En general, el propósito del gateway es reflejar transparentemente las características de un extremo en la red IP a otro en una red conmutada y viceversa.

• Gatekeeper.- El gatekeeper es una entidad que proporciona la traducción de direcciones y el control de acceso a la red de los terminales H.323, gateways y MCUs. El gatekeeper puede también ofrecer otros servicios a los terminales, gateways y MCUs, tales como gestión del ancho de banda y localización de los gateways.

• Unidad de Control Multipunto (MCU).- La Unidad de Control Multipunto está diseñada para soportar la conferencia entre tres o más puntos, bajo el estándar H.323, llevando la negociación entre terminales para determinar las capacidades comunes para el proceso de audio y video y controlar la multidifusión.

• Controlador Multipunto.- Un controlador multipunto es un componente de H.323 que provee capacidad de negociación con todos los terminales para llevar a cabo niveles de comunicaciones. También puede controlar recursos de conferencia tales como multicasting de video. El Controlador Multipunto no ejecuta mezcla o conmutación de audio, video o datos.

• Procesador Multipunto.- Un procesador multipunto es un componente de H.323 de hardware y software especializado, mezcla, conmuta y procesa audio, video y/o flujo de datos para los participantes de una conferencia multipunto de tal forma que los procesadores del terminal no sean pesadamente utilizados. El procesador multipunto puede procesar un flujo medio único o flujos medio múltiples dependiendo de la conferencia soportada.

• Proxy H.323.- Un proxy H.323 es un servidor que provee a los usuarios acceso a redes seguras de unas a otras confiando en la información que conforma la recomendación H.323.El Proxy H.323 se comporta como dos puntos remotos H.323 que envían mensajes call – set up, e información en tiempo real a un destino del lado seguro del firewall.

En una Red VoIP pueden distinguir los siguientes elementos:

• Infraestructura IP: transporte tanto para la señalización de las llamadas como para la voz. Esta Red debe seguir unas condiciones de diseño específicas que permitan el transporte de la voz con la calidad adecuada.

• Equipo de Cliente o Gateway Residencial: Se encarga de originar o recibir las llamadas del cliente. Estos pueden ser equipos que se integran directamente en la Red VoIP o gateways de cliente que proporcionan una interfaz hacia la Red VoIP y una o mas interfaces tradicionales de voz hacia el cliente como POTS (del inglés Plain Old Telephone Service), y RDSI (Red Digital de Servicios Integrados).

• Gateway de Red: Este dispositivo permite la comunicación entre la Red VoIP y las Redes tradicionales de Conmutación de Circuitos (PSTN).

• SoftSwitch: elemento central de la Red; realiza la misma función de control de Red que el Nodo de Conmutación de una Red de Voz Tradicional. Sus principales funciones son el enrutamiento de las llamadas (funcionalidades y proporcionar servicios suplementarios. El SoftSwitch se encarga de recibir la señalización de las llamadas y de enrutarlas hacia su destino. Estos elementos se encargan de traducir las llamadas VoIP con voz convertida en paquetes a llamadas de Conmutación de Circuitos. Por lo general la comunicación con la Red Tradicional se basará en el protocolo SS7 (El Sistema de Señalización de Canal Común). En la figura 1.6 siguiente se muestra una imagen de una red VoIP.

Tomado de: http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/alvarez_b_c/capitulo1.pdf

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Arquitectura de h.323

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Su arquitectura se compone de cuatro dispositivos lógicos, los cuales al estar conectados juntos proporcionan los servicios de comunicación multimedia punto a punto (P2P35) o punto a multipunto, a continuación se explica la función de cada uno de ellos.

– Terminales
Estas terminales son los puntos finales, es decir, serían el equivalente a los teléfonos actuales, su principal funcionamiento es el de realizar el tratamiento necesario (captación, digitalización y comprensión) de la señal para su correcto envío por la red de datos, proporcionando una comunicación bidireccional con otra terminal H.323, cabe mencionar que cada una de estas terminales debe soportar al menos transmisión de voz, voz y datos, voz y video o voz datos y video.

– Gateway (GW)
Es un elemento esencial en la gran mayoría de las redes, es el encargado de conectar una red VoIP con una red no VoIP (PSTN) realizando la función de traductor. El GW36 se encarga de la traducción de diversos formatos de la transmisión, los gateways H.323 se usan en entornos en los que se necesita salida a la telefonía convencional o para comunicar diferentes redes con otros gateways usando los protocolos H.245 y Q.931 como se puede observar en la figura 2.3.

Funcionamiento de un gateway H.323

Funcionamiento de un gateway H.323

– Gatekeeper (GK)

Se podría considerar como el punto central de la topología de una red H.323, su función principal es la de control y gestión de los recursos de la red, es decir:

• Traducción de direcciones.- Se traducen direcciones “alias” a direcciones de transporte usando una tabla de traducción actualizada mediante los mensajes de registro.
• Control de admisión: pueden ofrecer o denegar acceso basándose en políticas de autorización, en las direcciones orígen y destino o cualquier otro criterio.
• Autorización de llamada.- Usando la señalización H.225, el GK es capaz de rechazar la llamada si la terminal origen o destino posee algún tipo de restricción por período de tiempo o por destino.
• Administración del ancho de banda.- Gracias al protocolo H.225, el GK es capaz de rechazar la llamada si la terminal orígen o destino poseen algún tipo de restricción por período de tiempo o por destino, con esto es posible controlar el número de terminales H.323 que tienen acceso permitido a la red. También puede denegar llamadas por falta de ancho de banda, con ésto evitar problemas de congestión en la red que pudieran afectar la calidad del servicio.

• Administración de llamadas.- El GK mantiene una lista de las llamadas H.323 entrantes y salientes. Se usa para conocer el estado de cada terminal y recoger información para la función de administración del ancho de banda.

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En términos generales el Gatekeeper define el concepto de zona H.32337, es decir, toda terminal antes de realizar una llamada debe de consultar con el gatekeeper si ésta es posible, una vez que obtiene el permiso, el GK es quien realiza la translación entre el identificador de usuario destino y la dirección IP equivalente, una vez lograda la comunicación entre las terminales la tarea del GK concluyó y se reparte la carga del sistema entre las terminales.

De esta manera el GK mantiene un control de todo el tráfico generado en la red, y apoyándose en el control del ancho de banda puede fijar un límite de autorización y de ser necesario rechazar llamadas internas o externas. Al ser el gatekeeper un elemento tan importante e imprescindible en las comunicaciones de VoIP, el estándar H.323 tiene que ser capaz de asegurar la redundancia para estos elementos, es por eso que se cuenta con los Altérnate Gatekeepers, que son una lista de los gatekeepers secundarios que dispone cada terminal en caso de la caída del gatekeeper principal, para que en ningún momento se carezca de la información de direccionamiento.

– Unidad de Control Multipunto (MCU)

Es el encargado de dar soporte a las conferencias entre tres o más puntos finales permitiendo la comunicación multipunto, los MCUs se dividen en dos partes:
• Controlador multipunto (MC): proporciona la capacidad de negociación y control de los miembros del grupo y lo logra transmitiendo información de los códecs soportados por las distintas terminales para poder así negociar los códecs de audio y vídeo utilizados durante la conferencia.
• Procesador multipunto (MP): pueden haber cero o varios de éstos, se encarga de realizar las funciones de mezcla de medios (audio, vídeo, datos), conmutarán y procesarán los flujos de datos en tiempo real.

El estándar H.323 define todo lo necesario (componentes, protocolos, señalización, códecs, etc.) para poder llevar a cabo la comunicación y garantizar de este modo la compatibilidad entre dispositivos,

Direccionamiento:

1) RAS (Registration, Admision and Status). – Protocolo de comunicación para localizar estaciones H.323 a través del Gatekeeper.
2) DNS (Domain Name Service).- Servicio de resolución de nombres en direcciones IP a través del servidor DNS.
3) Q.931.- Es para señalización inicial de llamada.
4) H.225.0 RAS. – Es para control de llamada (señalización, registro, admisión y control/sincronización de la trama). El canal RAS se utiliza para la comunicación entre las terminales y el GK, estos mensajes se envían sobre el protocolo de transporte UDP, la terminal tiene que encontrar a su respectivo GK.
5) H.245.- Protocolo de control para especificar mensaje de apertura y cierre de canales para flujos de voz, establece y mantiene estos canales transportados sobre TCP/RTCP, éste protocolo debe realizarse en paralelo con el H.225.0, éste se encarga de realizar:
* El intercambio de capacidades de las terminales.
* La determinación del maestro y el esclavo en la comunicación.
* Control y composición de la señalización del canal lógico

Comprensión de voz:
6) Requeridos: G.711 y G.723
7) Opcionales: G.728, G.729 y G.722

Transmisión de voz:
8) UDP (User Datagram Protocol).- La transmisión es realizada sobre paquetes UDP, aunque éste protocolo no ofrece integridad sobre los datos, si hay un mayor aprovechamiento de ancho de banda que con TCP.
9) RTP (Real-Time Transport Protocol). – Maneja aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción.

Control de transmisión:
10) RTCP (Real-Time Transport Control Protocol). – Es utilizado para detectar situaciones de congestión de la red y de ser necesario tomar acciones correctivas.

Tomado de:
Pérez, E. (2014). Utilización de la tecnología voz sobre IP dentro de una red (tesis de pregrado). Universidad Nacional Autónoma de México, México, D.F.
Fuente:
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/5779/tesis.pdf?sequence=1

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9 Conceptos De VoIP Que Debes Conocer

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Al igual que otras tecnologías emergentes, la tecnología de VoIP (Voz sobre IP) tiene su propia jerga o terminología. Estos términos a menudo crípticos (difíciles de entender) pueden ser confusos para los recién llegados, al mismo tiempo tienden hacer que la tecnología parezca más compleja de lo que realmente es.

A continuación enumeramos algunos de los términos más utilizados en las publicaciones y conversaciones entre profesionales de la tecnología de VoIP:

Firewall: es un conjunto de programas (software) o un dispositivo (hardware) que se utiliza para proteger los usuarios de la red LAN contra ataques informáticos. Los firewalls regularmente se colocan en el perímetro de la red, es decir, funcionan como “pasarela” por donde todos los paquetes IP que entran y salen de la red son inspeccionados antes de ser envíados a su destino correspondiente. Haciendo clic aquí puedes ver una lista de firewalls fabricados por la empresa Sophos.

Gateway: Un gateway es un dispositivo que sirve de interface entre dos tipos de tecnología diferentes. En VoIP, un gateway nos sirve para transmitir la voz humana que se origina en una red IP con destino a un teléfono móvil conectado a una red GSM. De la misma forma, una llamada que se origina en el PSTN a través de una interfase análoga FXO puede ser entragada a un teléfono IP en una red LAN. Haciendo clic aquí puedes ver un listado de los Gateway IP to GSM fabricados por la empresa Portech.

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H.323: Es un estándar internacional para la comunicación en tiempo real de voz, video y datos a través de redes basadas en paquetes incluida la Internet.

IP PBX (Private Branch Exchange): Una PBX es un switch de conmutación telefónico, es decir, una central telefónica que se utiliza en las empresas y organizaciones para lograr la comunicación entre todas las extensiones y el PSTN.

PSTN: El acrónimo PSTN significa Public Switch Telephone Network. Básicamente, el PSTN es la red pública tradicional que utilizamos diariamente para comunicarnos a través del teléfono.

QoS: El acrónimo QoS significa Quality of Service que en español sería “calidad de servicio”. El QoS de una red define la capacidad que ésta tiene (incluyendo las aplicaciones, los nodos y los dispositivos de infraestructura) para entregar el tráfico IP con una demora mínima proveyendo al mismo tiempo la máxima disponibilidad.

VoIP: Voice over Internet Protocol. El término VoIP es utilizado de manera general para referirse a la transmisión de voz a través de las redes de conmutación de paquetes IP. Cuando utilizas el servicio de Skype estas haciendo uso de la tecnología VoIP.

SIP: Session Initiation Protocol. Es un protocolo de señalización que se utiliza para establecer las sesiones entre dos dispositivos IP con el objetivo de lograr la trasmisión de la voz. SIP no se encarga de la transmisión de los paquetes de voz, sino de iniciar, establecer y terminar las llamadas. SIP es un protocolo que proporciona servicios de telefonía similares a H.323, pero es menos complejo y requiere menos recursos.

VPN: Virtual Private Network. A través de un VPN podemos enlazar dos o más redes LAN utilizando el Internet como medio de transporte. Con la tecnología de VPN podemos crear una red WAN con un grado de seguridad y privacidad sumamente alta aún cuando estemos utilizando una red pública como lo es la Internet.

Tomado de: http://blog.capacityacademy.com/2012/10/10/9-conceptos-de-voip-que-debes-conocer/

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Protocolo Megaco

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PROTOCOLO MEGACO: MEGACO conocido también como H.248 es un protocolo que define los mensajes de señalización de llamada, registro y control; que al igual que MGCP se utiliza principalmente por los proveedores de servicios de telefonía, ya que permite controlar de manera eficiente gran cantidad de GWs que a su vez poseen gran cantidad de abonados de la RTC.

Es el resultado de los esfuerzos conjuntos de la IETF y el Grupo de Estudio 16 (SG16) de la ITU. En 1998 Lucent Technologies presentó un proyecto llamado Protocolo de Control de Dispositivo de Medios (MDCP) para ser usado por MGs y sus controladores [53]. En abril de 1999 la IETF y el SG16 fusionó MGCP y MDCP y propuso un nuevo protocolo mejorado denominado protocolo MEGACO, el cual se publicó como estándar en la RFC 3015 en noviembre de 2000 [54]. La ITU ha publicado tres versiones de H.248, siendo la más reciente en septiembre de 2005 [55]. H.248 no sólo abarca la especificación del protocolo base en H.248.1, además contiene muchas extensiones definidas en toda la sub-serie de H.248.

Características de MEGACO

A continuación se citan sus principales características:

– Usa SDP y RTP.
– Implanta control de tipo maestro/esclavo, es decir, no puede funcionar sin un dispositivo de control (softswitch).
– Se utiliza para separar la lógica del control de llamada, de la lógica del medio de procesamiento en un GW.
– No fue pensado para terminales, debido a que se concentra toda la inteligencia de Red en el MGC.
– Establece un marco general adecuado para GWs, MCUs y unidades de Respuesta Interactiva de Voz (IVR).
– Debido a los tipos de dispositivos específicos para el control de H.248 y el bajo nivel de su estructura de control, este estándar es generalmente visto como un complemento de H.323 y SIP.
– Todos los mensajes están en el formato de Resumen de Sintaxis de Notación Uno (ASN.1).
– La realización de H.248 surge como necesidad de proporcionar diversos requisitos que no han sido atendidos correctamente por MGCP. H.248 y MGCP son diferentes y no son directamente compatibles.

Arquitectura MEGACO

La idea inicial de MEGACO fue la de utilizar las Redes de paquetes como backbone para la comunicación de tráfico de voz originado por Redes tradicionales. Los operadores tradicionales han sido los que mayor interés han demostrado en las ventajas que brinda este protocolo; pensando en integrar progresivamente sus SCNs y sus PSNs en una Red homogénea que fuera transparente a los usuarios finales y que sirva para transportar ambos tipos de tráfico (voz y datos).

Partiendo de la idea de que MEGACO nace de la estructura de MGCP, entonces sus arquitecturas son similares. Es así que, H.248 divide los GWs en 2 entidades:

– Controlador de Pasarela de Medios. Proporciona la señalización H.323 o SIP y realiza la proyección entre la señalización de Redes tradicionales y las Redes de paquetes. H.248 define el protocolo para MGC con el objetivo de controlar los MGs.

– Pasarela de Medios. Proporciona la adaptación de medios y/o las funciones de transcodificación. Este bloque realiza las funciones de envío/recepción de dígitos, cancelación de eco, traslación de direcciones…

Interacción entre el MGC y el MG en H.248

Interacción entre el MGC y el MG en H.248

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El MG debe soportar una variedad de señales y medios de comunicaciones en las terminaciones. Una terminación de un tipo dado es descrita por un paquete. Un paquete puede ser: una definición de las propiedades de las terminaciones, eventos que pueden ser detectados y reportados, formatos de señales, estadísticas que pueden ser recopiladas o códigos de errores adicionales para terminaciones particulares. Los paquetes básicos incluyen TDM, RTP, receptores de Multifrecuencia con Doble Tono (DTMF)…

Un MG típico soporta muchas conexiones simultáneas. Las interacciones del MGC para controlar el MG están dadas por ocho órdenes soportadas por el protocolo, tal como se muestra en la figura 3.7. En circunstancias comunes los dos elementos están físicamente separados de modo que pueden suministrar ventajas como la conglomeración de muchos MG (conectados a usuarios finales) en algunos MGC. La figura 3.8 muestra la arquitectura de MEGACO.

Esquema de la Arquitectura del Protocolo MEGACO

Esquema de la Arquitectura del Protocolo MEGACO

Órdenes de MEGACO

Para entender el procesado de las órdenes de MEGACO es necesario conocer las principales entidades con las que se desarrolla el protocolo: Contextos y Terminaciones.

– Terminaciones. Es una entidad lógica en el MG que representa el origen o destino de uno o varios flujos multimedia. Una Terminación es descrita por una serie de propiedades que se agrupan en un conjunto de Descriptores, los cuales están incluidos en los comandos. Las Terminaciones pueden ser físicas o efímeras.

Las Terminaciones físicas representan entidades físicas que tienen una existencia semi-permanente; mientras que las Terminaciones efímeras representan conexiones o flujos de datos, y por lo general sólo existen durante su uso en un Contexto particular.

– Contextos. Son conexiones creadas mediante la asociación de Terminaciones múltiples. Un Contexto NULL contiene todas las Terminaciones no asociadas. Los Contextos se crean y se liberan por el MG bajo el mando del MGC.

El modelo de conexión es manipulado por las órdenes de MEGACO. Las órdenes son descritas en forma de una Interfaz de Programación de Aplicación (API). Cada orden API especifica los parámetros de los comandos conocidos como Descriptores en MEGACO. Los Descriptores son el conjunto de parámetros definidos como constituyentes comunes de una Terminación, tal como: tipos de multiplexores, tipos de módems, el medio de comunicación o el estado de la Terminación. Tanto los Descriptores como las órdenes API son expuestos en detalle en la tabla 3.7 y 3.8 respectivamente.

Tomado de:
Gutiérrez, R. (2014). Estudio detallado de los protocolos SIP, H.323 y otros, para la señalización en VoIP: Estado actual y futuro (tesis de grado). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador.

Fuente:
http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-84316.pdf

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Protocolo de início de sesión

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PROTOCOLO DE INICIO DE SESIÓN: Tiene sus orígenes a fines de 1996 cuando fue desarrollado por el Grupo de Trabajo de Ingeniería de Internet (IETF) dentro del grupo de trabajo de Control de Sesión Multimedia Multipartidaria (MMUSIC) como un componente de la Trocal de Multidifusión (Mbone), que era una Red experimental montada sobre la Internet para la distribución de contenido multimedia incluyendo charlas, seminarios y conferencias de la IETF. Este protocolo fue aprobado en marzo de 1999 y especificado en la RFC 2543.

En primera instancia SIP fue casi ignorado, debido a que H.323 era considerado como el protocolo de elección para VoIP. Sin embargo, SIP comenzó a ganar popularidad a gran escala. En junio de 2002, el RFC 2543 fue reemplazado por un conjunto de nuevas recomendaciones entre las que se encuentran el RFC 3261, RFC 3262, RFC 3263, RFC 3264, RFC 3265 y RFC 3266

Ha ido sustituyendo al H.323 debido a su simplicidad y a que es agnóstico frente a los equipos de Red necesarios para implantar la VoIP. Este protocolo permite a los usuarios participar en sesiones de intercambio de información multimedia soportando mecanismos de establecimiento, modificación y finalización de llamada.

Características de SIP

A continuación se citan sus características más sobresalientes:

– Inicia y dirige las sesiones (conexiones) entre dos o más participantes. Encargándose de crear, modificar y terminar una sesión.
– Se utiliza mucho debido a que cumple con los requisitos de simplicidad, extensibilidad, modularidad, escalabilidad e integración.
– No entrega flujos de medio, ni controla su entrega.
– Es orientado de extremo a extremo, es decir, que toda la lógica se almacena en los terminales, incluyendo el estado de la llamada (excepto el encaminamiento de mensajes). Esta característica es diferente a la RTC, en la que se almacena toda la lógica en los elementos de Red.
– Es de nivel de aplicación y utiliza el puerto 5060 para las comunicaciones. Es un protocolo relativamente simple, con una sintaxis similar a la del Protocolo de Transferencia de Hipertexto (HTTP).
– Para el establecimiento y terminación de comunicaciones multimedia soporta los siguientes elementos funcionales: localización de usuarios, disponibilidad de usuarios, intercambio/negociación de capacidades de los terminales, establecimiento y mantenimiento de llamada.

Elementos y Funcionalidad de SIP

Presenta los siguientes componentes: Terminal, Servidor y Pasarela.

– Terminales SIP. Los clientes SIP envían solicitudes a un servidor, el cual una vez procesada la solicitud contesta con un mensaje de respuesta. Los terminales SIP, llamados también Agentes de Usuario (UAs), por lo general suelen ser una aplicación en un equipo, aunque también podrían ser un Asistente Personal Digital (PDA), teléfono IP, teléfono móvil, GW…

Un UA puede adoptar roles como cliente o servidor. Si un UA ha iniciado una petición SIP hacia otros terminales se le denomina Agente de Usuario del Cliente (UAC); mientras que un Agente de Usuario del Servidor (UAS) es una aplicación de servidor que escucha y atiende las solicitudes SIP.

Los terminales pueden soportar servicios de presencia, incorporando Agentes de Presencia (PAs). En estos casos son capaces de recibir solicitudes de subscripciones y generar notificaciones de cambios de estados.

Así como los terminales telefónicos clásicos se identifican mediante su número de teléfono o número de abonado; los terminales SIP se identifican a través de su “dirección SIP”. Las direcciones SIP son identificadas mediante los denominados Identificador de Recursos Uniforme (URI), que siguen la estructura usuario@host, donde usuario corresponde a un nombre, identificador o número telefónico y host es el dominio al que pertenece el usuario o dirección de Red.

– Servidores SIP. Realizan la resolución de nombres y la localización de usuarios, ya que todos los usuarios SIP registran sus direcciones en un servidor SIP. Los servidores SIP son servicios de software y pueden residir en un mismo equipo. SIP define los siguientes tipos de servidores:

– Servidor Proxy. Se encarga de encaminar solicitudes y respuestas hacia el destino final. El encaminamiento se realiza de un servidor a otro hasta alcanzar el destino final. Para ubicar el destino se puede consultar un servidor de localización.

Este tipo de servidor no inicia solicitudes, únicamente responde a solicitudes provenientes de agentes. No tiene capacidad de manejar medios (audio, vídeo); no cambia ni interpreta los cuerpos de los mensajes, pues se basa exclusivamente en los campos de la cabecera del mensaje. Actúa como servidor o cliente y puede iniciar una llamada en nombre de un UA SIP. También puede transmitir una solicitud en nombre de un UA a otro proxy SIP.

– Servidor de Registro. Entidad SIP que recibe los registros de los usuarios mediante el intercambio de mensajes SIP. Éste, extrae la información sobre la ubicación actual del usuario (dirección IP, puerto, nombre de usuario) y almacena esta información en una base de datos de localización. Este servidor facilita la movilidad de usuarios, al actualizarla dinámicamente.

– Servidor de Redirección. Recibe las solicitudes, busca el destinatario en la base de datos de localización creado por el servidor de registro y transmite información a un UA sobre el destinatario con el que se desea comunicar (la dirección IP del destino).

Este servidor crea una lista de ubicaciones actuales de los posibles destinatarios y los envía como respuesta a quien origina la solicitud, de este modo, el UA utiliza esa información para iniciar la llamada. A diferencia de los servidores proxy, los servidores de redirección no intervienen en el establecimiento de la comunicación, sino que informan la manera de ubicar al destino final.

– Agente de Llamada (CA). Además de realizar las funciones de los tres servidores anteriores, esta entidad también puede realizar las siguientes acciones:

 Localizar a un usuario mediante la redirección de la llamada a una o varias localizaciones.
 Implementar servicios de redirección.
 Implementar filtrado de llamada en función del origen o del instante de la llamada.
 Almacenar información de administración de llamadas.
 Realizar cualquier otra función de gestión.

– Servidor de Localización. Utilizado como un servidor de búsqueda. Puede ser consultado para obtener la dirección final de un usuario SIP.
– Servidor de Presencia. En ciertas ocasiones actúa como un agente de presencia y envía información de presencia a otros agentes; en otras ocasiones realiza funciones de proxy, redirigiendo las solicitudes de subscripciones a otros PAs.

Esquema de Funcionamiento de los Servidores SIP

Esquema de Funcionamiento de los Servidores SIP

– Interacción de los Servidores. Además de interactuar unos con otros, éstos pueden interactuar con servicios de otra aplicación como los servidores de Sistema de Nombres de Dominio (DNS), servidores de localización, una aplicación de base de datos o un Lenguaje de Marcas Extensible (XML).

Estos servidores prestan servicios de directorio, autenticación y facturación. La relación entre los varios tipos de servidores SIP es ilustrada en la figura

– Pasarela SIP. Al igual que en H.323, existen GWs SIP hacia la RTC y también hacia H.323. Los GWs son responsables de adaptar el audio, vídeo y los datos; también la señalización entre los formatos propios de SIP y otras Redes de telecomunicaciones de manera transparente para los usuarios.

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Protocolos relacionados directamente con SIP

SIP se apoya en otros protocolos para la definición de las sesiones y la comunicación, éstos se encuentran representados en la figura.

Para establecer conexiones con QoS se emplean protocolos como el Multiprotocolo de Conmutación por Etiquetas (MPLS), el Protocolo de Reserva de Recursos (RSVP), RTP y RTCP.

Situación del Protocolo SIP en la Arquitectura de Protocolos de Internet

Situación del Protocolo SIP en la Arquitectura de Protocolos de Internet

– Protocolo de Descripción de Sesión. SIP usa el Protocolo de Descripción de Sesión (SDP) para describir las características de los terminales en una sesión. SDP no es realmente un protocolo, sino un esquema que permite definir un formato basado en texto, el cual describe los terminales multimedia con el fin de establecer los parámetros de la sesión. El formato SDP se estandariza en el RFC 2327 [47]. Todos los protocolos de señalización de VoIP utilizan este estándar con excepción de H.323.

– Protocolo de Anuncio de Sesión. El Protocolo de Anuncio de Sesión (SAP) estandarizado con el RFC 2974 es empleado por los administradores de sesión de multidifusión, con el fin de distribuir una descripción de la sesión de multidifusión a un gran grupo de destinatarios.

Mensajes SIP

Los mensajes SIP son cifrados empleando la sintaxis de mensajes definidos en el protocolo HTTP/1.1 (última versión); siguiendo el contenido de cada mensaje, las recomendaciones del SDP. SIP utiliza dos tipos de mensajes: solicitudes y respuestas. Las solicitudes son emitidas por los clientes y basadas en texto, mientras que las respuestas son emitidas por los servidores y son códigos numéricos.

Métodos SIP

Métodos SIP

Solicitudes SIP
El RFC 3261 define seis solicitudes o métodos SIP principales. La tabla 3.3 resume los métodos SIP.

Extensiones de Métodos SIP
Existen otros métodos definidos en extensiones al protocolo SIP, las cuales son detalladas en la tabla.

Extensiones de Métodos SIP

Extensiones de Métodos SIP

Respuestas SIP
Después de haber recibido e interpretado una petición SIP, su destinatario devuelve una respuesta. Las probables respuestas SIP se resumen en la tabla

Respuestas SIP

Respuestas SIP

Tomado de:
Gutiérrez, R. (2014). Estudio detallado de los protocolos SIP, H.323 y otros, para la señalización en VoIP: Estado actual y futuro (tesis de grado). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador.

Fuente:
http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-84316.pdf

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Protocolo de VoIP H.323

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PROTOCOLO H.323: H.323 es una familia de estándares desarrollado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) con el objetivo de ofrecer un mecanismo de transporte para servicios multimedia en tiempo real sobre Redes que no garantizan QoS. La principal aportación de este estándar fue el desarrollo de un conjunto de protocolos que permiten controlar el establecimiento, mantenimiento y liberación de conexiones multimedia (audio, vídeo y datos).

Es parte de la familia H.32x de protocolos de comunicación, cuya primera versión fue estandarizada en 1996 y se denominó: Sistemas y terminales de telefonía visual sobre redes de área local sin garantías de calidad de servicio.

La versión 2 fue aprobada en febrero de 1998, y se desarrolló con el objetivo de arreglar algunos de los problemas y las limitaciones que presentaba la primera versión [31]; mientras que la versión 3 publicada en 1999 incluye las modificaciones y las extensiones para permitir comunicaciones a través de una Red mayor.

La versión 4 fue publicada en el año 2000, y en esta se incluyen algunos cambios importantes en el protocolo [33]. Finalmente la versión 5 en 2003, la versión 6 en junio de 2006 y la versión 7 en 2009 introdujeron cambios pequeños.

Características de H.323

Entre sus principales características están:

– Definido inicialmente como un protocolo de vídeoconferencia, ha evolucionado para cubrir todas las necesidades de la VoIP.
– Preparado para ejecutarse sobre Internet y por tanto sobre cualquier tipo de tecnología de enlace.
– Especifica aspectos basados en el SS7 para la interconexión con la RTC.
– Es independiente de la plataforma hardware o sistema operativo.
– Evita añadir elementos de seguridad adicionales, utilizando algoritmos de cifrado para la información.
– Fue el primero en aparecer en escena, estuvo maduro durante mucho años (gran cantidad de vendedores de software han tenido tiempo para desarrollar implementaciones robustas basadas en este estándar) y está actualmente en decadencia porque no ha tenido mucho éxito entre los consumidores y las empresas, debido principalmente a su complejidad y a ciertos inconvenientes detectados en conferencias cuando se utiliza un número elevado de terminales.
– Es una recomendación cerrada, donde se definen los CODECs a utilizar tanto en audio como en vídeo y los protocolos para el transporte de la información.

Esquema de la Arquitectura del Protocolo H.323

Esquema de la Arquitectura del Protocolo H.323

Este protocolo está basado en una arquitectura distribuida extremo a extremo en la que se diferencian ciertos componentes que son esquematizados en la figura.

El desarrollo de una Red de VoIP basada en H.323 requiere principalmente de dos elementos básicos: Punto Final (EP) y Gatekeeper (GK).

– Puntos Finales. Son las fuentes y los sumideros del tráfico y se les denomina de esta manera a las siguientes entidades: Terminal, Pasarela (GW) y la Unidad de Control Multipunto (MCU):

– Terminal H.323. Dispositivo de Red que proporciona en tiempo real comunicación bidireccional con otro terminal H.323, GW o MCU. El intercambio de información incluye controles, indicaciones, audio, vídeo y datos. Todos los terminales deben soportar comunicaciones de voz y vídeo. El soporte de datos es opcional.

– Pasarela H.323. Elemento de Red que permite interconectar directamente los terminales H.323, ya sea con otros GWs o con terminales en otras Redes de circuitos tales como: H.310, H.320, H.321 o Redes telefónicas tradicionales. Sus funciones básicas son la traducción de protocolos de establecimiento, liberación de llamadas y la conversión de los formatos de la información entre diferentes tipos de Redes.

– Unidad de Control Multipunto. Elemento funcional de Red que permite soportar comunicaciones multipunto. Se encarga de mezclar y distribuir los flujos de audio y vídeo al mismo tiempo de distribuir dichos flujos entre los participantes. Para realizar funciones de mezclado de medios, la MCU tiene dos entidades de apoyo funcional: el Controlador Multipunto (MC) que proporciona control de los miembros del grupo y capacidad de negociación, y el Procesador Multipunto (MP) que cumple con el cometido de mezcla de medios (audio, vídeo, datos). Las funciones de un MCU pueden ser incorporadas en un terminal H.323.

– Gatekeeper. Es un componente de la Red H.323 que se encarga de ofrecer servicios en una zona administrativa a entidades registradas: los terminales, GWs y MCUs. Por cada GK hay una zona administrativa y un número de terminales, GWs y MCUs registrados. Una zona administrativa no está necesariamente definida geográficamente o por la topología de Red: es el conjunto de EPs registrados.

Las funciones que proporciona el GK son esencialmente de control: traducción de direcciones (entre IP y número de teléfono), control de admisión (autorización o negación de registro), gestión de ancho de banda, control de zonas. En forma adicional a los servicios indicados, el GK puede brindar cualquier otro tipo de servicios adicionales, como por ejemplo: señalización para el control de llamadas (establecimiento y liberación de llamadas), autorización de llamada, entre otras.

Inicialmente se desarrollaron terminales que podían comunicarse sin GK puesto que es un elemento opcional de la arquitectura H.323, pero la inexistencia de GK limita el servicio de transferencia de medios.

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Arquitectura H.323

Los protocolos asociados al estándar H.323 están representados en la figura, la cual incorpora una variedad de formatos de medios y estructuras de aplicación elevada.

Arquitectura de Protocolos de H.323

Arquitectura de Protocolos de H.323

CODECs soportados en el Protocolo H.323

CODECs soportados en el Protocolo H.323

– CODEC de Audio y de Vídeo. La recomendación H.323 especifica los CODECs que soporta para audio y vídeo. Este estándar admite los siguientes tipos de codificación presentados en la tabla

Todo terminal H.323 debe obligatoriamente disponer de un CODEC de audio. Este CODEC de audio debe soportar como mínimo la codificación G.711 (en μlaw y alaw), y opcionalmente las otras admitidas por la recomendación H.323. La codificación de vídeo es opcional en H.323.

Al establecer una comunicación de audio o vídeo el tipo de CODEC a utilizar, la velocidad de comunicación y otros parámetros son negociados según la recomendación H.245 por el “canal de control de llamadas”. El audio y el vídeo generado son “formateados” según la recomendación H.225.0 utilizando los protocolos RTP y RTCP (sección 2.4.2).

– Interfaz de datos. Los terminales H.323 pueden establecer comunicaciones de datos con otros terminales H.323. Para esto requieren abrir canales de datos, los que pueden ser bidireccionales o unidireccionales. La recomendación T.120 provee un estándar de interoperabilidad para el intercambio de datos entre terminales H.323 y otros tipos de terminales [37].
– Mecanismos de Control y Señalización. H.323 provee tres protocolos de control:
– Canal de Control H.245. Se utiliza para enviar mensajes de control de extremo a extremo. Estos mensajes se utilizan para gestionar el funcionamiento de los EPs H.323 que intervienen en la comunicación, incluyendo el intercambio de las capacidades de cada terminal, la apertura y cierre de canales lógicos, mensajes de control de flujo y comandos e indicadores generales.
Además, los terminales deben mantener un canal de control H.245 por cada llamada en la que el terminal esté participando; por lo tanto si un terminal está participando en forma simultánea en varias llamadas, este puede tener también varios canales de control H.245 abiertos.
– Canal de Señalización de Llamada H.225/Q.931. Se emplea para transportar mensajes de control. Existen dos tipos de señalización: señalización directa, en la que no hay la necesidad de un GK ya que los mensajes son transmitidos directamente entre los EPs utilizando las Direcciones de Transporte de Señalización de Llamada (CSTA), y la señalización indirecta, en la cual se envía un mensaje inicial al GK [39].
– Canal RAS H.225.0. Proporciona un control de pre-llamadas donde existen una zona y un GK. Este canal es independiente de la señalización del control de llamadas y de los canales de transporte de medios.

A través de este canal, el terminal realiza las funciones de registro, admisión, solicitud de ancho de banda, restricción de la entrada de un EP en la zona, desenlace de control (dar de baja a un EP de un GK y su zona a la cual corresponde) y descripción de los métodos para manejar audio, vídeo y datos

– Mecanismos Adicionales. Se definen varios protocolos para seguridad, servicios suplementarios y cortafuego (firewall) transversal:
– Seguridad H.235. Provee seguridad y encriptación para los terminales multimedia. Los canales de Registro, Admisión y Estado (RAS) utilizados para la señalización de GW a GK no son canales seguros. Para asegurar esta comunicación H.235 permite a los GWs incluir una clave de autenticación en sus mensajes RAS.
– Servicios Suplementarios H.450. Es un conjunto de estándares que agregan funciones básicas de gestión de llamadas a un terminal. Estos protocolos se muestran en la tabla

Servicios Suplementarios de H.323

Servicios Suplementarios de H.323

– Firewall Transversal H.460. Es una serie de extensiones para el estándar de videoconferencia H.323 de la ITU. Introducido en 2005, y posee varias extensiones incluyendo H.460.17, H.460.18 y H.460.19, que se ocupan del firewall y de la Traducción de Dirección de Red (NAT).

Tomado de:
Gutiérrez, R. (2014). Estudio detallado de los protocolos SIP, H.323 y otros, para la señalización en VoIP: Estado actual y futuro (tesis de grado). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador.

Fuente:
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Futuro de los protocolos de señalización de VoIP

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FUTURO DE LOS PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN DE VOIP: En esta sección se intenta analizar el posible futuro de los protocolos de señalización, basándose en sus antecedentes previos y su estado actual en la industria de las telecomunicaciones. Para ello se exponen una serie de argumentos de otros autores que van de la mano con la evolución empresarial que ha experimentado la industria en este último tiempo.

– H.323. El futuro de este protocolo es un tema de debate. H.323 es a menudo considerado como técnicamente un estándar superior a todos los protocolos existentes; de hecho así lo es, pero como con tantos otros estándares, este tipo de argumentos es rara vez un factor decisivo en establecer el futuro de una norma.

Si bien es cierto que este estándar fue diseñado para ser utilizado sobre una Red de Área Local (LAN), esta característica afecta su escalabilidad.

para Redes grandes; esto acompañado de poca flexibilidad, lo que dificulta su adaptación a futuras tecnologías y su relativa efectividad con respecto al ahorro del ancho de banda, hace que este protocolo pierda aceptación entre los proveedores, pues no lo consideran asequible para inter-operar con infraestructura futura y por eso se ha dejado de realizar nuevas aplicaciones que soporten este estándar.

Una dificultad de proyección futura es que será difícil de encontrar EPs basados en H.323, pues conscientes de la ventaja competitiva que supone SIP, la mayoría de los principales proveedores de equipos de VoIP basados en H.323 están desarrollando equipos que sean compatibles también con SIP. Por lo que gran parte de los operadores de VoIP a nivel internacional que soportaban H.323, soportan también SIP e incluso hay unos cuantos que sólo soportan SIP frente a los pocos que siguen ofreciendo compatibilidad sólo con H.323.

– SIP. A nivel de aplicación SIP está tomando el relevo a H.323, pues está siendo ampliamente adoptado. Todos los nuevos usuarios y productos comerciales se espera puedan soportar este protocolo, y cualquier producto existente en un futuro cercano será difícil de vender a menos que se ofrezca su migración a SIP.

Es así como con la proliferación de soluciones SIP, se establece el servicio de SIP como Red troncal (SIP trunking), que trae consigo beneficios de mayor flexibilidad, reducción de costos, rapidez y menor consumo de recursos en las conexiones que se ejecuten [131]; representando la nueva ruta a los servicios de VoIP [132]. SIP trunking está ampliamente disponible por las compañías; sin embargo, el correcto funcionamiento de este servicio depende del software y de equipos específicos de hardware de los proveedores, pues en la práctica siempre ocurren problemas inesperados con las líneas troncales SIP.

En la actualidad existen proveedores de servicios que están desarrollando productos basados en protocolos abiertos como SIP, empleando especificaciones individuales al estándar, lo que conduce a menudo a problemas de interoperabilidad. Algunas empresas lanzan sus productos al Mercado como terminales SIP, compatibles únicamente con la centralita de turno; y es que el 90% de los servicios asociados al terminal únicamente son válidos si el servidor al que se conectan es de la misma marca.

Otros problemas que acarrea SIP trunking se enfocan en: la interoperabilidad SIP entre la PBX IP y el proveedor de servicio, QoS, seguridad e inconvenientes para conectar usuarios remotos a una infraestructura de VoIP corporativa. A pesar de todo, en la actualidad están surgiendo productos con los que se podría solucionar estos problemas, como aquellos que ha lanzado al Mercado la compañía Dialogic.

Hasta la fecha existen múltiples protocolos de señalización, pero parece que de a poco SIP está ganando la batalla del estándar, pues su impacto se ve reflejado en grandes compañías como: Cisco que está migrando todos sus equipos (Call Managers y Teléfonos IP), Panasonic que se ha apuntado a la fabricación de terminales basados en el protocolo SIP, Avaya que apuesta por SIP como estándar de comunicaciones por Internet, Polycom que ha ido adoptando SIP y está apuntando a soportar soluciones corporativas entorno a este protocolo, Digium que han lanzado su propia gama de teléfonos SIP; así mismo, operadores (móvil y fijo) están progresivamente adoptando SIP, pues los más nuevos productos son compatibles con este estándar.

Y es que marcas muy reconocidas y respectadas del todo el mundo de centralitas telefónicas tradicionales (analógicas, digitales…) como: Siemens, Fujitsu, Philips, Alcatel, 3Com…, se ven obligadas a reinventarse o desaparecer. Las empresas empiezan a desarrollar nuevas soluciones VoIP basadas en protocolos abiertos como SIP, buscando como sea avanzar en esta industria y no perder la penetración de Mercado que habían conseguido en el pasado.

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En esta tendencia no se quedan atrás los productos software de código abierto, pues precisamente con la gran incidencia que ha causado SIP actualmente existen multitud de aplicaciones de código abierto que operan como servidores SIP y pueden ser fundamentales dentro del paradigma de la VoIP [141]. Aplicaciones como por ejemplo: OpenSIPS, Sylkserver, OverSIP, Asterisk y Kamailio, que es una de las más empleadas en la actualidad y cuya última versión 4.0.0 fue publicada en marzo del 2013. Esta versión incluye disponibilidad de muchas extensiones IMS para hacer de Kamailio una de las plataformas de presencia de código abierto más evolucionado en el entorno VoIP.

Un estudio relacionado con este tópico es el de Voznak y otros (2011), en cuya investigación se desarrolla una herramienta que es capaz de generar la compleja sintaxis Kamailio [144]. Kamailio es muy potente y flexible con los servidores SIP, pero su configuración es difícil de entender y la herramienta que es propuesta en el trabajo ofrece la opción de simplificar significativamente el proceso de creación del fichero de configuración. Su característica importante es el hecho de que la herramienta es independiente de módulos utilizados por bloques en plantilla global y se seleccionan sólo si se utiliza una determinada opción en particular.

Con respecto a las Redes Móviles y teniendo en cuenta el gran número de futuros operadores habilitados para el IMS y sus servicios bien estandarizados, se están investigando escenarios de migración que motivarían a los operadores a preferir a SIP.

Basados en estos argumentos se puede establecer que aunque haya disponibles varios protocolos de señalización de VoIP [6, 7], SIP es el mejor de los candidatos. Esto se debe a su mayor potencial para adaptarse a nuevos protocolos (IPv6, IMS, LTE…), brindando el desarrollo de nuevos y mejores servicios y aplicaciones multimedia convergentes sobre internet, lo que a su vez ha impulsado a que los proveedores opten por SIP como el futuro inmediato en la VoIP.

– MGCP. Fue rápidamente perdiendo espacio frente a SIP e IAX, y de a poco MEGACO fue quitándole terreno en soluciones con troncales o grandes cantidades de abonados POTS. Es por este motivo que la especificación MGCP no se desarrolla más y toda modificación sobre este tipo de arquitectura se realiza sobre la especificación de MEGACO/H.248.

Por consiguiente es más factible encontrar aplicaciones que soporten MEGACO en lugar de MGCP, ya que estos estándares no son compatibles, únicamente en infraestructura más antigua es posible encontrar aplicaciones que aún soportan el estándar MGCP.

– MEGACO. Si bien es cierto cumple a calidad su cometido, y puede realizar el control de la Red y la provisión de algunos servicios bastantes básicos; en el momento en que se pretenda ofrecer servicios más avanzados se requiere el empleo de un protocolo con un mayor número de funcionalidades para este propósito, como SIP.

Por otro lado, dada la variedad de GWs existentes se plantea la necesidad de establecer protocolos estandarizados que permitan la comunicación entre estos componentes. Y es precisamente por este motivo que H.248 resalta como un protocolo muy útil; éste especifica los procedimientos que se deben seguir para llevar a cabo la comunicación entre GWs físicos y sus controladores. MEGAGO representa un protocolo con futuro, pues juega un papel importante en la migración a las nuevas versiones de Redes gracias a sus características que permiten establecer una comunicación entre GWs, razón por la cual ha sido adoptado como un protocolo de señalización para NGN.

– IAX. Desde siempre IAX fue optimizado para la voz, y a pesar de haber recibido algunas críticas por no realizar mejor soporte de vídeo, en realidad IAX tiene el potencial de transportar a casi cualquier flujo multimedia. Posee características idóneas para las comunicaciones, lo cual se soporta en estudios como el de Abbasi y otros (2005) en donde se demuestra que IAX es el protocolo más eficiente en cuanto al ahorro de ancho de banda, por lo que inclusive presenta cierta ventaja en cuanto a la calidad de voz en relación a SIP.

Una de las virtudes de este estándar como la de no presentar inconvenientes con NAT, se constituye en su principal deficiencia debido a que al utilizar un único puerto muy conocido, lo hace un blanco fácil para los ataques de DoS.

A pesar de este inconveniente, en la actualidad cumple con las expectativas planteadas como protocolo para VoIP y lo seguirá haciendo por los próximos años; pues de surgir en un futuro nuevos requerimientos, este protocolo es lo suficientemente flexible y escalable como para poder adaptar nuevos recursos, sobrellevando estas nuevas necesidades.

El punto determinante por el que se considera que IAX tiene futuro en la industria de las telecomunicaciones es por el hecho de presentar un nicho de mercado muy interesante, el cual crece conforme se incrementa el desarrollo de software libre [147]; siendo este protocolo apoyado por muchos proveedores de hardware por su utilidad en ciertas aplicaciones, especialmente en transmisiones simultáneas en un mismo flujo de datos (IAX trunking).

En la tabla, se expone la proyección que presentan los protocolos estudiados en cuanto a su adaptabilidad al futuro:

Proyección de los Protocolos de Señalización de VoIP

Proyección de los Protocolos de Señalización de VoIP

Tomado de:
Gutiérrez, R. (2014). Estudio detallado de los protocolos SIP, H.323 y otros, para la señalización en VoIP: Estado actual y futuro (tesis de grado). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador.

Fuente:
http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-84316.pdf

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Protocolos de soporte VoIP

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PROTOCOLOS DE SOPORTE VOIP: Los protocolos asociados a la VoIP se dividen en dos grupos: los que soportan el transporte de la voz y aquellos que soportan la señalización de llamada y las funciones de control.

Introducción a los Protocolos de Señalización VoIP

Antes de realizar la comunicación de VoIP es necesario que a los terminales involucrados se les reserven recursos del sistema, establezcan sesión, sincronicen la comunicación y establezcan una comunicación permanente; que duraría hasta que uno de los participantes decida terminar la conversación. Las expectativas de QoS al igual que en la telefonía tradicional son altas, por lo que se hace necesario seleccionar un protocolo de señalización adecuado, cuya arquitectura de Red cumpla con dichas expectativas.

Existen muchos protocolos que permiten llevar a cabo la señalización en VoIP. De entre ellos podemos destacar los siguientes:

– H.323. Es un conjunto de estándares que definen un conjunto de protocolos para proveer comunicación visual y de audio sobre una Red.
– SIP. Protocolo desarrollado con la intención de ser el estándar para la inicialización, modificación y finalización de sesiones interactivas que se despliegan sobre Internet.
– MGCP. Su arquitectura se diferencia del resto de los protocolos de señalización por ser del tipo cliente – servidor.
– MEGACO. Es la versión mejorada del protocolo MGCP.
– IAX. De código abierto, y empleado por Asterisk.

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Protocolos de Transporte de Voz

El objetivo de cualquier comunicación es el intercambio de información entre un elemento origen y un elemento destino, el trasmitir esta información de un punto a otro es una de las funciones que tienen los protocolos de trasporte, además se encargan de fragmentar y re-ensamblar los paquetes de datos y proveer los mecanismos necesarios para reducir el impacto de las pérdidas de paquetes, el jitter y el retraso.

Los protocolos que administran el transporte de la voz ofrecen información de temporización para asegurar una reproducción de audio consistente en el receptor, así como una retroalimentación del rendimiento de QoS con respecto a la Red subyacente.

– Protocolo de Transporte en Tiempo Real. El Protocolo de Transporte en Tiempo Real (RTP) está basado en la Petición de Comentarios (RFC) 3550 [20], la cual define los principios de un protocolo de transporte sobre Redes que no garantizan QoS para datos en tiempo real, como las comunicaciones de audio y vídeo. El RTP establece la manera de generar paquetes que incluyen además de los propios datos a transmitir, números de secuencia, marcas de tiempo y monitoreo de entrega; eliminando en la medida de lo posible los efectos de las pérdidas, el retraso y el jitter.

– Protocolo de Control de RTP. El RFC 3550 también detalla el Protocolo de Control de RTP (RTCP), el cual describe el intercambio de mensajes de control relacionados fundamentalmente con la QoS. Es un protocolo de control de los flujos RTP, que permite transportar informaciones básicas de los participantes de una sesión. Está basado en transmisiones periódicas de paquetes de control. Aunque es opcional, su utilización es recomendable porque proporciona información del estado de la comunicación con el fin de detectar situaciones en las que la calidad de comunicación no es suficiente.

– Protocolo de Flujo de Medios en Tiempo Real. El Protocolo de Flujo de Medios en Tiempo Real (RTSP) está definido en el RFC 2326 [21], y es un protocolo de nivel de aplicación que define cómo debe llevarse a cabo la transmisión. Una vez que la aplicación cliente ha recibido suficientes paquetes, comienza la reproducción, y simultáneamente puede estar descomprimiendo otro [22, 23].

Tomado de:
Gutiérrez, R. (2014). Estudio detallado de los protocolos SIP, H.323 y otros, para la señalización en VoIP: Estado actual y futuro (tesis de grado). Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador.

Fuente:
http://www.cib.espol.edu.ec/Digipath/D_Tesis_PDF/D-84316.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Protocolos de Señalización (voz sobre ip)

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Protocolos de Señalización: La señalización en VoIP tiene un papel muy importante en la red, ya que es la encargada de establecer, mantener, administrar y finalizar una conversación entre dos puntos. Además de ofrecer funciones de supervisión, marcado, llamada y retorno de tonos de progreso; también se encarga de proveer QoS en cada canal de transmisión. A continuación se describen algunon de los protocolos más importantes utilizados en VoIP.

H.323

Es una familia de estándares desarrollado por la ITU en 1996 con el objetivo de ofrecer un mecanismo de transporte para servicios multimedia sobre redes que no garantizan QoS, aunque su uso se ha extendido sobretodo al uso sobre redes IP. Pese a que inicialmente fue definido como un protocolo de videoconferencia, rápidamente ha ido evolucionando para cubrir todas las necesidades de la VoIP. De hecho el protocolo VoIP generaliza los conceptos introducidos por H.323. Además especifica aspectos basados en el sistema de señalización número 7 (SS7) para la interconexión con la PSTN.

Se trata de una recomendación bastante cerrada donde se define los códecs a utilizar, tanto en audio como en video, y los protocolos de transporte de la información.

De hecho fue el primer estándar en adoptar como medio de transporte el protocolo RTP, siendo capaz de aplicar algoritmos de encriptación de la información, evitando de esta manera añadir elementos de seguridad adicionales a los requeridos para la conexión a Internet.

Pese a que técnicamente es un protocolo potente y maduro, el interés por parte de los usuarios y empresas actualmente ha disminuido debido principalmente a su complejidad y a ciertas ineficiencias detectadas en conferencias entre un número elevado de terminales.

Protocolo SIP

“Session Initiation Protocol” o SIP (Protocolo de Iniciación de Sesión), es un protocolo de señalización definido por el “Internet Engineering Task Force” o IETF que permite el establecimiento, la liberaci ón y la modificación de sesiones multimedia (RFC3261). Este protocolo hereda de ciertas funcionalidades de los protocolos “Hyper Text Transport Protocol” o “http”, utilizados para navegar sobre el WEB y “Simple Mail Transport Protocol” o “SMTP”, utilizados para transmitir mensajes electrónicos (e-mails).

SIP se apoya sobre un modelo transaccional cliente / servidor como http. El direccionamiento utiliza el concepto “Uniform Resource Locator” o “URL SIP” parecido a una dirección E-mail. Cada participante en una red SIP es entonces alcanzable vía una dirección, por medio de una URL SIP. Por otra parte, los requerimientos SIP son satisfechos por respuestas identificadas por un código digital. De hecho, la mayor parte de los códigos de respuesta SIP han sido tomados del protocolo http.

Por ejemplo, cuando el destinatario no esta ubicado, un código de respuesta «404 Not Found» esta devuelto. Un requerimiento SIP esta constituido de “headers” o encabezamientos, al igual que un mando SMTP. Por fin, SIP, al igual de SMPT es un protocolo textual. SIP ha sido extendido con el fin de soportar numerosos servicios tales como la presencia, la mensajeria instantánea (similar al servicio SMS en las redes móviles), la transferencia de llamada, la conferencia, los servicios complementarios de telefonía, etc.

SIP ha sido elegido por el 3GPP para la arquitectura “IP Multimedia Subsystem” o “IMS” como protocolo para el control de sesión y el control de servicio. El reemplazara en el futuro, los protocolos “ISUP”, utilizado para el control de llamada en la Red Telefónica Conmutada, y “INAP”, utilizado para el control de servicio en la arquitectura Red Inteligente. El protocolo SIP es solo un protocolo de señalización.

Una vez la sesión establecida, los participantes de la sesión intercambian directamente su trafico audio / video a través del protocolo “Real-Time Transport Protocol” o RTP. Por otra parte, SIP no es un protocolo de reservación de recursos, y en consecuencia, no puede asegurar la calidad de servicio. Se trata de un protocolo de control de llamada y no de control del medio. SIP tampoco es un protocolo de transferencia de archivos tal como “http”, usado con el fin de transportar grandes volúmenes de datos.

Ha sido concebido para transmitir mensajes de señalización cortos con el fin de establecer, mantener y liberar sesiones multimedia. Mensajes cortos, no relativos a una llamada pueden sin embargo ser transportados por SIP al estilo de SMS.

servicio, el Redirect Server devuelve el nuevo numero (numero de reenvió) al cliente de origen quien se encarga de establecer una llamada hacia este nuevo destino.

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Entidades SIP

SIP define dos tipos de entidades: los clientes y los servidores. De manera mas precisa, las entidades definidas por SIP son:
• El Servidor Proxy (Proxy Server): el recibe solicitudes de clientes que el mismo trata o encamina hacia otros servidores después de haber eventualmente, realizado ciertas modificaciones sobre estas solicitudes.
• El Servidor de Redireccionamiento (Redirect Server): se trata de un servidor quien acepta solicitudes SIP, traduce la dirección SIP de destino en una o varias direcciones de red y las devuelve al cliente. De manera contraria al Proxy Server, el Redirect Server no encamina las solicitudes SIP. En el caso de la devolución de una llamada, el Proxy Server tiene la capacidad de traducir el numero del destinatario en el mensaje SIP recibido, en un numero de reenvió de llamada y encaminar la llamada a este nuevo destino, y eso de manera transparente para el cliente de origen; para el mismo
• El Agente Usuario (User Agent) o “UA”
Se trata de una aplicación sobre un equipo de usuario que emite y recibe solicitudes SIP. Se materializa por un software instalado sobre un « User Equipment » o UE : una PC, un teléfono IP o una estación móvil UMTS.
• El Registrador (Registrar)
Se trata de un servidor quien acepta las solicitudes SIP REGISTER. SIP dispone de la función de registro de los usuarios. El usuario indica por un mensaje REGISTER emitido al Registrar, la dirección donde es localizable (dirección IP). El “Register” actualiza entonces una base de dato de localización. El registrador es una función asociada a un Proxy Server o a un Redirect Server. Un mismo usuario puede registrarse sobre distintas UAs SIP, en este caso, la llamada le será entregada sobre el conjunto de estas UAs.

MGCP-MEGACO

Media Gateway Control Protocol (MGCP) es otro estándar de señalización para VoIP desarrollado por la IETF. MGCP está basado en un modelo maestro/esclavo donde el Call Agent (servidor) es el encargado de controlar al gateway. De esta forma se consigue separar la señalización de la transmisión de la información, simplificando la integración con el protocolo SS7.

Esta importante ventaja propició la colaboración conjunta entre el IETF y la ITU para el desarrollo de una nueva especificación basada en MGCP que fuera complementaria a SIP y H.323. El resultado fue MEGACO aunque la ITU se refiere a este protocolo como H.248. En definitiva, SIP y H.323 se utiliza para la señalización en los extremos, mientras que MEGACO es óptimo para los grandes operadores de telefonía.

IAX Inter-Asterisk eXchange protocol

Fue desarrollado por Digium para la comunicación entre centralitas basadas en Asterisk aunque actualmente se ha implementado clientes que también soportan este protocolo. El principal objetivo de IAX es minimizar el ancho de banda utilizado en la transmisión de voz y vídeo a través de la red IP y proveer un soporte nativo para ser transparente a los NATs ( Network Address Translation ).

La estructura básica de IAX se fundamenta en la multiplexación de la señalización y del flujo de datos sobre un simple puerto UDP, generalmente el 4569. El protocolo original ha quedado obsoleto en favor de su segunda versión conocida como IAX2. Se caracteriza por ser robusto y simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs y transportar cualquier tipo de datos.

Tomado de:
Hunter, A. (2007). Diseño e implementación de experiencias docentes para el servicio de voz sobre IP, mediante la utilización de la plataforma asterisk IPBX (tesis de pregrado). Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.

Fuente:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/bmfcih939d/doc/bmfcih939d.pdf

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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.

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch