Principales Protocolos VoIP

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Principales Protocolos: Existen dos protocolos que han sido desarrollados para llevar a cabo las operaciones de señalización en telefonía IP: H.323 desarrollado por la ITU (International Communication Union) y el protocolo SIP (Session Initiation protocol) desarrollado por la IETF.

Existe un amplio debate acerca de la filosofía involucrada en el diseño de ambos protocolos, siendo el tema central de la discusión el hecho que H.323 proviene de ingenieros estrechamente vinculados al PSTN, y su nivel de complejidad es mayor en cuanto al número de especificaciones y protocolos asociados. Por su parte, SIP fue diseñado pensando en las características de Internet, y la flexibilidad inherente al protocolo concuerda con esto.

S.I.P.

Al igual que el resto de los protocolos para aplicaciones multimediales, SIP no está restringido a aplicaciones de voz. Su campo de acción incluye servicios de multimedia como video, chat de texto, entre otros.

SIP es independiente del modelo y tamaño de la aplicación de conferencia. Por esto, permite tanto el curso de una llamada tradicional entre dos individuos como el establecimiento de conferencias entre un número reducido de participantes o sesiones multicast de muchos integrantes. Esto constituye una diferencia con respecto a la arquitectura de la ITU que considera protocolos distintos para estos efectos (H.323 y H.332, respectivamente). Además, “SIP separa completamente la información de control de los datos transmitidos; de hecho, un request SIP puede seguir una ruta distinta a la utilizada para el tráfico de los datos, a pesar que se utilice la misma infraestructura de Internet” (Naveas, 2006).

En telefonía IP, existen tres tipos de sesiones a establecer: entre dos sistemas IP (dos computadores), entre un sistema final y un gateway hacia otra red como el PSTN o un sistema H.323, y por último entre gateways. SIP contempla estos tres casos.

Para efectos de análisis del protocolo SIP, se define una llamada como la asociación entre un número de participantes dado. La asociación de señalización entre un par de participantes se denomina conexión, aunque en realidad no existe un canal físico u otros recursos de red asociados a una conexión; sólo se trata de un estado de señalización entre dos puntos. Una sesión se refiere a una única sesión de RTP (Real Time Transport Protocol ) en la que se transmite un tipo de medio. Las relaciones entre las conexiones de señalización y las sesiones de multimedia pueden ser diversas.

H.323

El estándar H.323 proporciona la base para la transmisión de voz, datos y vídeo sobre redes no orientadas a conexión y que no ofrecen un grado de calidad del servicio, como son las basadas en IP, incluida Internet, de manera tal que las aplicaciones y productos conforme a ella puedan interoperar, permitiendo la comunicación entre los usuarios sin necesidad de que éstos se preocupen por la compatibilidad de sus sistemas. “La LAN sobre la que los terminales H.323 se comunican puede ser un simple segmento o un anillo, o múltiples segmentos (es el caso de Internet) con una topología compleja, lo que puede resultar en un grado variable de rendimiento” (http://www.coit.es/publicac/publbit/bit109/quees.htm )

H.323 es la especificación, establecida por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) en 1996, que fija los estándares para la comunicación de voz y vídeo sobre redes de área local, con cualquier protocolo, que por su propia naturaleza presentan una gran latencia y no garantizan una determinada calidad del servicio (QoS). Para la conferencia de datos se apoya en la norma T.120, con lo que en conjunto soporta las aplicaciones multimedia. Los terminales y equipos conforme a H.323 pueden tratar voz en tiempo real, datos y vídeo, incluida videotelefonía.

El estándar contempla el control de la llamada, gestión de la información y ancho de banda para una comunicación punto a punto y multipunto, dentro de la LAN, así como define interfaces entre la LAN y otras redes externas, como puede ser la RDSI. Es una parte de una serie de especificaciones para videoconferencia sobre distintos tipos de redes, que incluyen desde la H.320 a la H.324, estas dos válidas para RDSI y RTC, respectivamente.

H.323 establece los estándares para la compresión y descompresión de audio y vídeo, asegurando que los equipos de distintos fabricantes se entiendan. Así, los usuarios no se tienen que preocupar de cómo el equipo receptor actúe, siempre y 74 cuando cumpla este estándar. La gestión del ancho de banda disponible para evitar que la LAN se colapse con la comunicación de audio y vídeo, por ejemplo, limitando el número de conexiones simultáneas, también está contemplada en el estándar.

Tomado de:
Ferráez, E. (2008). El impacto de la Telefonía IP en las Organizaciones (tesis de pregrado). Universidad Veracruzana, Veracruz, México.
Fuente:
http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/28505/1/Ferraez%20Rodriguez.pdf

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Mecanismos de protocolo MPLS, LSR y LER

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Los elementos que participan en los mecanismos de protocolo MPLS pueden ser separados en los encaminadores de borde de etiqueta (LER) y en los encaminadores con conmutación de etiquetas (LSR).

Un LSR es un encaminador de alta velocidad dentro de una red MPLS que participa en el establecimiento de los LSP. Un LER es un elemento que se encuentra en el borde de la red de acceso o la red MPLS. Los LER pueden soportar varios puertos conectados a diversas redes (ATM, con retransmisión de tramas o Ethernet) que reenvían tráfico por la red MPLS tras haber establecido los LSP.

El LER cumple una función fundamental que consiste en asignar y suprimir etiquetas a medida que el tráfico entra y sale de la red MPLS.

Tomado de: https://www.itu.int/ITU-D/cyb/publications/2003/IP-tel_report-es.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Componentes del MPLS

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El IETF ha normalizado el MPLS. Este protocolo cumple las siguientes funciones:

• Especifica los mecanismos para administrar flujos de tráfico de diversos tipos, tales como flujos entre diversos equipos, diferentes máquinas e incluso diferentes aplicaciones.
• Es independiente del protocolo de capa 2 y 3.
• Interactúa con los protocolos de encaminamiento existentes, tales como el RSVP (protocolo de reservación de recursos) y el OSPF (primer trayecto más corto abierto).
• Soporta las capas de nivel 2 en redes IP, ATM y con retransmisión de tramas.

En el MPLS la transmisión de datos se efectúa a través de trayectos con conmutación de etiquetas (LSP), que son una secuencia de etiquetas en cada nodo del trayecto desde la fuente hasta el destino.

Los LSP pueden estar orientados al control (es decir, establecidos conforme al tipo de transmisión de datos) o a los datos (es decir, establecidos tras la detección de cierto tipo de dato). Las etiquetas, que son identificadores específicos para el protocolo de capa inferior, se distribuyen según el protocolo de distribución de etiquetas (LDP) o el RSVP.

En cada paquete se encapsulan y transportan las etiquetas durante su encaminamiento. Es posible la conmutación de alta velocidad, puesto que las etiquetas de enlace fijas son insertadas al comienzo del paquete o celda y los equipos pueden utilizarlas para efectuar una conmutación más rápida.

Tomado de: https://www.itu.int/ITU-D/cyb/publications/2003/IP-tel_report-es.pdf

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Emprendiendo en la Telefonía por Internet

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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Protocolo de servicios diferenciados (protocolo DiffServ)

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La arquitectura de diferenciación de servicios, que está siendo normalizada actualmente por el Grupo de Trabajo DiffServ RFC2475 del IETF, sirve para modificar la manera de compartir los recursos en la red. En la Internet actual, la red trata al máximo de transportar los paquetes sin diferenciarlos. Los encaminadores aplican el mismo tratamiento a cada paquete.

El control de flujo se efectúa extremo a extremo, es decir, la red deja que los extremos se distribuyan la anchura de banda. Por tanto, cabe suponer que las conexiones TCP consumen cada una una parte igual de la anchura de banda utilizada. En la arquitectura de diferenciación de servicios de anchura de banda, la tasa de pérdida de paquetes y el retardo de tránsito dependen de las operaciones de empaquetado del tráfico efectuadas a la entrada de la red y de las modificaciones hechas al comportamiento de los encaminadores en el cuerpo de ésta.

Al existir una diferenciación de servicios, en una situación de congestión es posible atribuir las pérdidas de paquete a ciertas clases de tráfico, con miras a proteger otras. No hay garantía de flujos, puesto que nunca hay un control de admisión dinámico que evite la congestión. El control de admisión se efectúa a priori mediante la definición de un contrato para cada clase de tráfico y dimensionamiento de recursos correspondiente, necesario para garantizarlo.

En la arquitectura de diferenciación de servicios existen dos tipos de encaminadores.

• Los encaminadores de borde, situados en la frontera de un dominio y encargados de conformar y clasificar el tráfico. Una de sus funciones es atribuir una etiqueta de punto de código DiffServ (DSCP) a todos los paquetes que ingresan al dominio, cuyo valor para determinado tren depende de la especificación de nivel de servicio (SLS), que la red ha atribuido al tren, y de su comportamiento instantáneo. Cuando un paquete etiquetado ingresa en la red, utiliza el protocolo DSCP para escoger la cola y decidir cuál paquete ha de pasar en caso de congestión.
• Los encaminadores dentro de la red, cuyo comportamiento por salto (PHB) depende del protocolo DSCP.

De este modo, para incluir un nuevo servicio en una red con diferenciación de servicios, hay que definir el comportamiento de los encaminadores para cada DSCP y las funciones soportadas por los encaminadores de borde.

De hecho, se pueden distinguir tres aspectos de un nuevo servicio: en primer lugar éste ha de poder atribuir recursos de conformidad con el contrato establecido por cada cliente con la red, en otras palabras, debe distribuir la anchura de banda según el SLS aplicable a cada tren; en segundo lugar, tiene que respetar la prioridad atribuida a cada paquete por la fuente.

Cuando el paquete arranca, esta prioridad representa el valor semántico, pero puede ser modificada por los encaminadores de borde de red cuando se acumulen los trenes o el comportamiento de la fuente exceda de los límites establecidos por el contrato. Finalmente, la atribución de recursos debe ser coherente con las diversas especificaciones de SLS, tanto en momentos de congestión como cuando la red sea subutilizada.

Por el momento, el IETF ha definido dos servicios DiffServ (es decir, dos PHB), así como los PHB «sin garantías» por defecto (DSCP = 000000):

• PHB de reenvío expeditivo (EF)
• PHB de reenvío garantizado (AF).

Los paquetes marcados para que tengan un comportamiento por salto EF (DSCP = 101110), reciben un servicio de reenvío que es cualitativamente mejor que el de «sin garantías». Con este fin, se garantiza que la velocidad binaria inicial acumulada EF sea mayor o igual a su velocidad binaria de llegada.

El tráfico EF suele entonces encontrar una cola que debe ser corta y que se procesa rápidamente, de manera que se mantengan bajos el tiempo de latencia, la fluctuación de fase y la pérdida de paquetes. EF puede ofrecer un servicio de tipo «línea arrendada» virtual.

El comportamiento por salto AF está destinado a servicios más generales. La especificación AF define cuatro clases y tres niveles de prioridad de rechazo (DP) que caracterizan la importancia relativa de un paquete en determinada clase cuando hay congestión.

Se puede considerar cada clase como una cola separada que utiliza una determinada proporción de recursos de la red. Para cada clase se utiliza un algoritmo de gestión de cola que tiene en cuenta la prioridad de descarte del paquete. De haber congestión, el algoritmo descarta primero los paquetes menos importantes. El grado de reenvío garantizado de cada paquete en determinada clase AF depende entonces de:

• los recursos atribuidos
• la carga disponible para la clase
• la prioridad de descarte de paquete.

En el caso de flujos que utilizan el comportamiento AF, el DSCP de paquete indica la clase de paquete y su prioridad de descarte. Mientras que los paquetes en el mismo tren deben pertenecer a la misma clase para evitar que sean desordenados, pueden tener diferentes prioridades de descarte. Estas prioridades se pueden utilizar para diferenciar entre trenes o diferenciar entre información diferente dentro del mismo tren.

Tomado de: https://www.itu.int/ITU-D/cyb/publications/2003/IP-tel_report-es.pdf

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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

Protocolo de reservación de recursos (RSVP)

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El protocolo Internet se diseñó expresamente con el fin de desplazar la inteligencia hacia los sistemas de extremo, y debe su éxito a esta simplicidad y ausencia de diversos estados. Ahora bien, a pesar de los esfuerzos para adaptar los sistemas terminales (transmisores y receptores), siguen existiendo problemas críticos en la red.

Los sistemas que componen la red IP aún aplican el mismo procedimiento de encaminamiento prescindiendo del origen de los paquetes, los cuales son tratados de la misma manera conforme al principio FIFO (primero en llegar, primero en salir). Éste es un proceso de transporte y encaminamiento simple, fácil de ejecutar y que requiere un procesamiento mínimo por parte de los encaminadores. El nodo determina el trayecto que el paquete seguirá, en base a las tablas de encaminamiento y, en particular, a los dos criterios siguientes.

• El número de reenvíos o etapas hacia el destino: se prefiere el camino más corto;
• La capacidad instalada de los enlaces: se escoge la mejor velocidad binaria.

En la práctica, el primer criterio es más importante a la hora de tomar una decisión de encaminamiento, lo que explica la tendencia de que los paquetes sigan siempre el mismo trayecto durante una sesión de conexión.

Conforme a este principio de funcionamiento de los encaminadores de red IP, un flujo en tiempo real, por ejemplo de paquetes de una llamada telefónica, será colocado sistemáticamente al final de la cola en el encaminador, como todos los otros tipos de paquetes. Este principio de funcionamiento es, por ende, incapaz de satisfacer las mismas restricciones de tiempo impuestas por las transmisiones en tiempo real.

Una de las soluciones más usuales consiste en incorporar en los encaminadores de red IP una estrategia dinámica para regular cada tren.

Desde 1989, en varias propuestas de los Grupos de Trabajo del IETF se ha sugerido la introducción en los encaminadores de un mecanismo de «cola justa», proporcional a la calidad de servicio requerida para cada aplicación.

Esta reflexión condujo al desarrollo y adopción ulterior del protocolo de reservación de recursos (RSVP), que actúa en la red a nivel de sus encaminadores, para canalizar y disciplinar su comportamiento y hacerlo compatible con los requisitos de funcionamiento en tiempo real.

Se puede considerar el RSVP como uno de los medios para que Internet pueda transformarse en una red de servicios integrados que proporcione un servicio de tipo «sin garantías» (best effort) y una calidad de servicio en tipo tiempo real. Cuando una aplicación en tiempo real requiera determinado nivel de calidad de funcionamiento para su tren de datos, RSVP solicitará a los encaminadores del trayecto o trayectos que reserven suficientes recursos para mantener dicho nivel de calidad.

El RSVP es dirigido por el receptor. De hecho, es el destinatario y no el transmisor quien emite una petición de calidad de servicio de acuerdo con sus necesidades. Esta petición es encaminada al emisor como un mensaje RSVP. Estos mensajes circulan en el sentido opuesto al tren de datos.

calidad de servicio solicitada, el RSVP ordena los paquetes basándose en un procedimiento de decisión (control de admisión). Si el paquete pasa esta etapa con éxito, el RSVP ha establecido un perfil de paquete y lo ha transmitido al clasificador de paquetes, que se encarga de ordenarlos de acuerdo con su ruta y perfil. Así, el paquete tendrá un nivel de prioridad en la cola de transmisión del encaminador acorde con la calidad de servicio solicitada.

La reserva de recursos es intrínsecamente injusta, pues favorece ciertos flujos y ciertos receptores. La única manera de justificarla es cobrándola. El RSVP registra una orden del usuario para una determinada calidad de servicio, conducente a la reservación de los recursos, por lo que es posible concebir un medio de facturación basado en la anchura de banda utilizada.

Tomado de: https://www.itu.int/ITU-D/cyb/publications/2003/IP-tel_report-es.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Protocolos de VoIP y ToIP

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Los protocolos usados para llevar las señales de voz sobre la red IP son comúnmente llamados protocolos de voz sobre IP. El objetivo de VoIP es dividir en paquetes los flujos de audio para transportarlos sobre redes basadas en IP. Los protocolos de las redes IP no fueron diseñados originalmente para el transporte en tiempo real de audio o cualquier otro tipo de flujo de audio/video, por lo que se han creado diversos protocolos para VoIP (Figura 5.1) cuyo mecanismo de conexión incluye una serie de transacciones de señalización entre terminales, que establecen flujos de audio para cada dirección de la conversación. En los siguientes apartados se describen los más utilizados.

protocolos-voip

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SIP (Session Initiation Protocol )

Es un protocolo desarrollado por el IETF (Internet Engineering Task Force ) como el est ándar RFC 3261, para la iniciación, moderación y _nalización de sesiones multimedia entre dos pares (unicast) o multipares (multicast). SIP ofrece _exibilidad para controlar sesiones multimedia, como llamadas de voz y video, videoconferencia, mensajería instantánea, juegos en línea y telefonía IP. Una sesión puede ser una simple llamada telefónica de doble vía o una conferencia multimedia con muchos participantes.

Es un protocolo de señalización orientado a conexiones terminal a terminal (end-toend). Esto quiere decir que toda la lógica se encuentra almacenada en los dispositivos terminales (salvo el enrutamiento de mensajes SIP). La ventaja es la estabilidad que se obtiene porque los servidores no son saturados con mensajes SIP, y la desventaja es que los encabezados son mucho mayores.

Es un protocolo de la capa de aplicaciones de la familia TCP/IP; está relacionado estrechamente con el protocolo SDP (Session Description Protocol ) y coexiste junto con otros protocolos del mismo nivel y funciones, como el H.323 (apartado 5.2.2). Está basado en una arquitectura cliente-servidor similar a HTTP y SMTP; esta similitud es natural ya que SIP fue diseñado para incorporar la telefonía como un servicio más de Internet.

SIP no es un protocolo de propósito general; su objetivo es ayudar a establecer y analizar la comunicación. Se apoya en otros protocolos para lograr una llamada telefónica, o una sesión de video-conferencia o de mensajería instantánea, etc. Los protocolos que comúnmente colaboran con SIP son: RTSP (Real-Time Streaming Protocol ) para el control de flujos y sesión, SDP para describir los flujos, RTP/RTCP para el transporte de datos en tiempo real, y RSVP (Resource Reservation Protocol ) junto a Di_Serv (Di_erentiated Services ) para gestionar la calidad de servicio y la reserva de recursos.

En las redes TCP/IP, las conversaciones que utilizan señalización del tipo SIP hacen uso de RTP para llevar las conversaciones (flujos de audio/video) de un terminal a otro. De la misma forma que en una conversación existen dos flujos de voz, en una conversación en una red TCP/IP se tiene dos flujos de paquetes RTP.

Mensajes SIP

Existen dos tipos básicos de mensajes SIP: Peticiones y Respuestas. Ambos tipos emplean un formato de mensaje genérico, que consiste en una línea inicial (Start Line) seguida de uno o más campos de cabecera (Message Header ), una línea vacía que indica el _nal de las cabeceras, y por último el cuerpo del mensaje (Message Body ), que es opcional.

La línea inicial contiene la versión del protocolo, y el método y direcciones involucradas en la sesión, en el caso de las Peticiones, o el estado de la sesión, en el caso de las Respuestas. La cabecera contiene información relacionada con la llamada en formato de texto; por ejemplo, el origen y destino de la petición, el identi_cador de la llamada, etc. El cuerpo del mensaje o carga útil lleva la información, comúnmente mensajes SDP o ISUP (ISDN User Part ) en caso de interfuncionamiento con la RTPC.

H.323
Forma parte del grupo de recomendaciones H.300 de la UIT-T que de_ne el funcionamiento de sistemas y equipos terminales para servicios audiovisuales. Particularmente, H.323 es una recomendación que agrupa diferentes estándares para especi_car un sistema de comunicaciones multimedia a través de redes de paquetes IP.

Su primera versión fue de_nida en el año 1996, tiempo en el cual no había disponible ningún est ándar que permitiera establecer mecanismos de interoperabilidad entre fabricantes y desarrolladores de sistemas de VoIP; por este motivo se convirtió en el protocolo más utilizado y de mayor aceptación en el mercado.

Actualmente sigue siendo utilizado en gran medida por los grandes operadores de VoIP, y a la par del protocolo SIP es uno de los estándares más utilizados por los desarrolladores de soluciones IP. La versión actual de la recomendación es la H.323v7, que fue publicada en el 2009.

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IAX (Inter Asterisk eXchange)

El protocolo IAX (ahora referido generalmente como IAX2 por su segunda versión) es uno de los protocolos utilizados por la centralita Asterisk (Sección 5.3) para manejar conexiones VoIP entre sus servidores, y entre servidores y clientes VoIP que lo utilizan. IAX es robusto y muy simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs y un gran número de flujos de audio/video, lo que significa que puede ser utilizado para transportar virtualmente cualquier tipo de datos.

Esta capacidad lo hace muy útil para realizar videoconferencias o presentaciones remotas. IAX utiliza un único puerto UDP, generalmente el 4569, para comunicaciones de se- ñalización y datos entre puntos terminales. El trá_co de voz es transmitido en banda (in-band )5, lo que hace a IAX2 un protocolo casi transparente a los cortafuegos y realmente eficaz para trabajar dentro de redes internas. En esto se diferencia de SIP, que utiliza una conexión RTP fuera de banda (out-of-band )6 para entregar la información. IAX soporta entroncamiento (trunking ), mediante el cual un sólo enlace permite enviar datos y señalización por múltiples canales.

Cuando se realiza entroncamiento, los datos de múltiples llamadas son manejados en un único conjunto de paquetes, lo que significa que un datagrama IP puede entregar información para más llamadas sin crear latencia adicional.

Esto es una gran ventaja para los usuarios de VoIP, pues las cabeceras IP ocupan un gran porcentaje del ancho de banda utilizado; en contraparte se consumen mayores recursos de equipo de cómputo. El principal objetivo de IAX ha sido minimizar el ancho de banda utilizado en la transmisión de voz y vídeo a través de la red IP, con particular atención al control y a las llamadas de voz, y proveyendo un soporte nativo para ser transparente a los NAT. La estructura básica de IAX se fundamenta en la multiplexación de la señalización y el flujo de datos sobre un mismo puerto UDP entre dos sistemas.

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

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Protocolo para IP

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Estándar H.323 Sobre redes IP: La Unión Internacional de Telecomunicaciones (International Telecommunications Union, ITU) ha combinado varios estándares de bajo nivel en estándares de protección, incluido H.323 para multimedia sobre LANs con calidad de servicio no garantizada. Aprobado en octubre de 1996, el estándar H.323 soporta multimedia sobre Ethernet, Fast Ethernet, FDDI y LANs Token Ring. En el contexto de H.323 las LANs también incluyen redes formadas por múltiples LANs interconectadas por conmutadores, puentes y routers.

H.323 es una especificación significativa porque permite el desarrollo de una nueva generación de aplicaciones multimedia basadas en LAN. La versión 2 de H.323, aprobada en febrero de 1998, añade incluso más funciones en las áreas de servicios complementarios, seguridad y protocolo de RAS (registro, admisión y estatus).

H.323 define cuatro componentes principales para un sistema de conferencia multimedia basado en LAN: Terminales, pasarelas, MCUs (unidades de control multipunto (multipoint control units,) y Gatekeepers . Las terminales, las pasarelas y los MCUs son considerados extremos porque pueden generar y/o terminar sesiones H.323. El gatekeeper es considerado una entidad de red porque no puede ser llamado, pero se le puede solicitar que lleve a cabo funciones específicas tales como traducción de direcciones o control de acceso. Cada componente se describe a continuación.

· Estandar H.323. implementado en una terminal.

Todas las implementaciones H.323 han de tener, como mínimo, codec de audio G.711(controlador de audio establecido por el estandar H.323), controles de sistemas y nivel H.225, ésta recomendación no incluye especificaciones para el interfaz de LAN. H.245 define los mensajes de control que soportan señalización extremo a extremo entre dos puntos.

H.245 especifica la sintaxis y la semántica exactas que implementan el control de llamadas, comandos e indicaciones generales, la apertura y cierre de canales lógicos, la determinación de retardos, los requisitos de preferencias de modo, los mensajes de control de flujo y los intercambios de capacidad.

H.225 proporciona el servicio multiplex y demultiplex empleado por H.323. Es responsable de paquetizar y sincronizar las corrientes de audio, video, datos y control para su transmisión por la interfaz de la red LAN.

•Gateways (puertas de acceso) H.323.

Como su nombre sugiere, una pasarela es un sistema que proporciona entrada a una red y salida de una red. Las pasarelas son las responsables de traducir el control del sistema, los codecs de audio y los protocolos de transmisión entre los diferentes estándares ITU. La tabla siguiente muestra los pasos en una secuencia de arranque de una sesión H.323 típica.

Dada la gran cantidad de redes que utilizan IP, la mayoría de las complementaciones H.323 estarán basadas en IP. Por ejemplo, la mayor parte de las aplicaciones de telefonía IP están basadas en la configuración H.323 mínima que incluye codecs de audio, control del sistema y componentes de red. H.323 requiere un servicio TCP extremo a extremo fiable para documentar y controlar las funciones.

Sin embargo, utiliza un sistema no fiable para transportar información de audio y video. H.323 se basa en el Protocolo de Tiempo Real (Real-time Protocol, RTP) y el Protocolo de Control de Tiempo Real (Real-Time Control Protocol, RTCP) por encima de la UDP para ofrecer corrientes de audio en redes basadas en paquetes.

Tomado de:
Gracía, V. (2007). Análisis del servicio instalado en laboratorios Médico Polanco(tesis de pregrado). Instituto Politécnico Nacional, México D.F.
Fuente:
http://itzamna.bnct.ipn.mx/bitstream/handle/123456789/6416/ice138.pdf?sequence=1

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Clasificación de los protocolos VoIP

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Clasificación de los protocolos VoIP: Hay muchos protocolos involucrados en la transmisión de voz sobre IP, además de los protocolos de transporte como TCP o UDP, se colocan los protocolos de señalización de voz

Los clasificamos en tres grupos:

a. Protocolos de señalización Los protocolos de señalización en VoIP cumplen funciones similares a sus homólogos en la telefonía tradicional, es decir tareas de establecimiento de sesión, control del progreso de la llamada, entre otras. Se encuentran en la capa 5 del modelo OSI, es decir en al capa de Sesión.
Existen algunos protocolos de señalización, que han sido desarrollados por diferentes fabricantes u organismos como la ITU o el IETF, y que se encuentran soportados por Asterisk. Algunos son:
• SIP
• IAX
• H.323
• MGCP
• SCCP
Entre estos los más populares en el ámbito de Asterisk son SIP e IAX.
Cada protocolo propone formas distintas de establecer y controlar comunicaciones de voz sobre redes IP. Para realizar una llamada se debe informar al terminal llamado que deseo establecer una comunicación de voz. Luego el terminal llamado responderá de alguna forma, aceptando o rechazando dicha comunicación. A este tipo de intercambio de información se la suele llamar señalización de llamada (call signalling).

Por tratarse de una comunicación de voz sobre una red IP, la voz se transmite codificada en paquetes. Existen una gran variedad de codificadores y hoy en día los más utilizados son G.729, G.711, GSM, entre otros. Además en la mayoría de los casos la voz se transporta sobre segmentos UDP, lo que hace necesario la negociación de los puertos UDP donde el receptor espera recibir el audio. Debido a esto, es necesario intercambiar mensajes donde se negocien estas cuestiones y otras más específicas de cada protocolo. Para el intercambio de este tipo de información se definen los protocolos de control de señalización de llamada (Call control signaling).

Una vez establecida la comunicación, se debe enviar el audio codificado en paquetes IP.

Las redes IP suelen tener variaciones de retardo altos respecto a las redes de telefonía tradicionales ya que no fueron diseñadas para el transporte de voz. Y además, por ser una red de datagramas, los paquetes de voz podrían llegar desordenados. Debido a estas características de la red IP, se necesita empaquetar la información de voz sobre algún protocolo que minimice o controle estos efectos.

A éstos protocolos se los denomina protocolos de transporte de “media” (media transport protocols). Estos protocolos están asociados con los protocolos de control de transporte de “media” (media transport control protocols) cuya función es la de enviar entre los terminales intervinientes en la comunicación estadísticas sobre jitter, paquetes enviados, paquetes recibidos, paquetes perdidos, etc. La RFC3550 define el protocolo RTP y RTCP que son hoy en día los más utilizados para el transporte y control de la “media”.

Cuando la red empieza a crecer y ya no son solo terminales los que se quieren comunicar sino que también gateways para interconectarse con la red de telefonía pública tradicional, se hace necesario centralizar cierto tipo de información para que la red sea escalable. Para lograr esto se coloca un dispositivo de control que posee la inteligencia de la red, es decir, capacidades de ruteo, trascoding de señalización y localización de dispositivos entre otras funciones. A éste dispositivo se lo suele denominar softswitch.

Como consecuencia se hace necesaria la comunicación entre gateways o terminales y el dispositivo de control, el softswitch. A este tipo de comunicación le llamaremos protocolos de registración y control. Cabe destacar que esta clasificación es un poco ambigua ya que a veces la definición de los protocolos de registración y control está embebida como parámetros dentro de los protocolos de señalización de llamadas

b. Protocolos de transporte de voz No se debe confundir aquí con protocolos de transporte de bajo nivel como TCP y UDP. Nos referimos aquí al protocolo que transporta la voz propiamente dicha o lo que comúnmente se denomina carga útil. Este protocolo se llama RTP (Real-time Transport Protocol) y su función es simple: transportar la voz con el menor retraso posible. Este protocolo entra a funcionar una vez que el protocolo de señalización ha establecido la llamada entre los participantes.

c. Protocolos de plataforma IP En esta categoría agruparemos a los protocolos básicos en redes IP y que forman la base sobre la cual se añaden los protocolos de voz anteriores. En estos protocolos podríamos mencionar a Ethernet, IP, TCP y UDP.

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Protocolo IP

Uno de los más populares, principalmente por el auge del Internet: La gran red de redes, que utiliza este protocolo para su enrutamiento. El Internet tuvo su origen en la década del 60 como un proyecto del Departamento de Defensa de los Estados Unidos con el objetivo de crear una red robusta que conectara algunos organismos públicos con universidades. La idea de la red, que originalmente se llamó ARPANet, era que si alguno de los nodos quedaba fuera de funcionamiento esto no perjudicara significativamente a la red. Para esto se ideó una red descentralizada que pudiera manejar más de un camino entre dos de sus puntos.

El protocolo IP (Internet Protocol) es un protocolo que trabaja a nivel de red donde la información se envía en paquetes llamados paquetes IP. Este protocolo ofrece un servicio “sin garantías” también llamado “best effort” o del “mejor esfuerzo”. Es decir que nada garantiza que los paquetes lleguen a destino, sin embargo se hará lo posible por hacerlos llegar.

Protocolo de transporte TCP

El protocolo IP no garantiza que los datos lleguen a destino solo hace su mejor esfuerzo para que lleguen, por lo tanto era necesario un protocolo que se encargue de controlar la transmisión de datos y por esta razón se diseñó lo que se llama Transmission Control Protocol o TCP es un protocolo de transporte que se transmite sobre IP. TCP controla que los datos transmitidos se encuentren libres de errores y sean recibidos por las aplicaciones en el mismo orden en que fueron enviados. Si se pierden datos en el camino introduce mecanismos para que estos datos sean reenviados.

Obviamente esto implica una carga extra de información en el flujo de datos ya que hay que enviar información de control adicional. Es por esto que TCP es un buen protocolo para control de sesiones pero no tan bueno para transmisión de datos en tiempo real. Por esta razón la voz en sí no se envía usando este protocolo. Sin embargo TCP juega un rol muy importante en muchos protocolos relacionados con un servidor Elastix.

TCP es quien introduce el concepto de “puerto” que no es otra cosa que una abstracción para poder relacionar los flujos de datos con servicios de red específicos (o protocolos de más alto nivel). Por ejemplo, el puerto 80 se asocia con el servicio de Web o el protocolo HTTP; el puerto 25 se asocia con el servicio de correo electrónico o protocolo SMTP.

UDP
Divide la información en paquetes, también llamados datagramas, para ser transportados dentro de los paquetes IP a su destino.

Al no ser necesario incluir mucha información de control, el protocolo UDP reduce la cantidad de información extra en los paquetes por lo que es un protocolo más rápido que TCP y adecuado para transmisión de información que debe ser transmitida en tiempo real como la voz. Es por esta razón que la voz en aplicaciones de VoIP es transmitida sobre este protocolo

Tomado de:
Barba, R. (2012). Propuesta de integración de soluciones empresariales VoIP con software libre(tesis de pregrado). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
Fuente:
http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/4055/1/20T00457.pdf

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Protocolos y estándares voip

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En la actualidad las redes IP en las cuales se basa internet no ofrecen la garantía de la calidad de servicio, por esta razón los distintos protocolos empleados en las comunicaciones VoIP para él envió de los paquetes de datos deben ser tolerables a las posibles pérdidas o retrasos de información que surjan. Actualmente hay varios protocolos que podemos clasificar en dos tipos: señalización y transporte que hacen posible el correcto funcionamiento de la tecnología VoIP.

• Transporte.- estos protocolos trabajan en el cuarto nivel del modelo OSI, son los encargados de la transferencia de datos libre de errores entre un emisor y un receptor, estos protocolos son:
• UDP y TCP
• Señalización.- estos protocolos tienen un mecanismo de conexión que abarca una serie de transacciones de señalización entre terminales que cargan dos flujos de audio para cada dirección de la conversación, estos protocolos son:

• H.323, SIP
• MGCP, Megaco
• IAX ( usado por Asterisk)

PROTOCOLO IP

Este protocolo es la base fundamental de internet, ya que define una red de comunicación de paquetes de la fuente al destino, este protocolo se encarga de fragmentar la información en paquetes o datagramas30 para ser enviado a su destino, a cada paquete de datos se le agrega una cabecera con la información necesaria para el ruteo, esta última está dividida en niveles . Durante su transmisión se puede partir un datagrama en fragmentos que se montan de nuevo en el destino.

PROTOCOLO UDP

UDP (Protocolo de Datagrama de Usuario) es un protocolo no orientado a conexión que proporciona muy pocos servicios de recuperación de errores que permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido previamente una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente información de direccionamiento en su cabecera. UDP no admite numeración de los datagramas, factor que, sumado a que tampoco utiliza señales de confirmación de entrega, por lo que los paquetes pueden adelantarse unos a otros. UDP no garantiza que un paquete llegue a su destino.

Su uso principal es para protocolos como DHCP, BOOTP,DNS31 y demás protocolos en los que el intercambio de paquetes de la conexión/desconexión son mayores, o no son rentables con respecto a la información transmitida, así como para la transmisión de audio y vídeo en tiempo real, donde no es posible realizar retransmisiones por los estrictos requisitos de retardo que se tiene en estos casos.

UDP es generalmente el protocolo usado en la transmisión de vídeo y voz a través de una red. Esto es porque no hay tiempo para enviar de nuevo paquetes perdidos cuando se está escuchando a alguien o viendo un vídeo en tiempo real. Resulta más importante transmitir con velocidad que garantizar el hecho de que lleguen absolutamente todos los bytes.

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PROTOCOLO TCP
TCP (Protocolo de control de Transmisión) es un protocolo orientado a conexión, garantiza que los datos serán entregados a su destino sin errores y en el mismo orden en que se transmitieron, proporcionando un servicio de transporte de datos con grandes beneficios:

Fiabilidad

Diseñado para recuperarse ante situaciones de corrupción, pérdida, duplicación o desorden de datos que puedan generarse durante el proceso de comunicación utilizando números de secuencia, ACK y retransmisiones.

Control de Flujo

En vez de obligar al emisor a retrasar la emisión de cada nuevo paquete hasta que se recibe el ACK del paquete anterior, TCP aprovecha mejor el ancho de banda permitiendo retransmitir un número de paquetes antes de que llegue el ACK correspondiente. Con esto se consigue una transmisión eficiente y un control de flujo que permite al receptor restringir el número de octetos que pueda recibir en cada momento.

Orientación a conexión

Los mecanismos que utiliza TCP requieren que el protocolo inicialice y mantenga cierta información sobre el estado del flujo de datos. La combinación de toda esta información recibe el nombre de conexión.

Multiplexación

Esto permite que varios procesos de una misma máquina utilicen simultáneamente el servicio que ofrece TCP, estos se diferencian dentro de la misma máquina por el valor del puerto asignado. La asignación de puertos a procesos es manejada de forma independiente por cada máquina. No obstante, es muy común asignar números de puerto universalmente conocidos a algunos servidores de aplicaciones estándar sobre TCP.

PROTOCOLO RTP

Es el protocolo de transporte en tiempo real, creado por la IETF32 para la entrega unicast y multicast de voz y video, por lo general el protocolo de transporte que RTP utiliza es UDP33, aunque se podría pensar que este último no es muy confiable, es la mejor opción para transportar este tipo de datos. Es decir, suponiendo que se desea retransmitir un paquete de voz perdido, al hacerlo (suponiendo que el paquete alcanzara su destino) el sonio contenido no tendría sentido pues estaría siendo entregado fuera de tiempo.
RTP por medio de su encabezado tiene un campo llamado “timestap” el cual pone en cada paquete de voz digitalizada, este cumple la función de ayudar o corregir el problema de retardo de llegada.

ESTÁNDAR H.323

Estándar de la unión internacional de las telecomunicaciones ITU 34aprobado en 1996, este es el encargado de definir el modo de interactuar de varios protocolos entre sí, debido a que este estándar cubre con la mayor parte de las necesidades requeridas para integrar la voz en redes IP se tomó la decisión que fuera la base de la tecnología VoIP. Su principal objetivo es fungir como un estándar para las comunicaciones multimedia sobre las redes que no aseguran calidad de servicio (QoS), éste estándar contiene varias características que lo hacen importante, a continuación mencionaremos algunas:

a) Estandarización de los protocolos, con ésto se brindan las mismas posibilidades de evolucionar a los distintos fabricantes.
b) Como está soportada sobre IP, es muy independiente de la red física sobre la cual trabaja permitiendo la integración de las redes IP actuales.
c) Como posee su propia estructura es independiente del hardware, permitiendo adaptarse a los ordenadores actuales, pero también se desarrolla hardware específico para esta (telefonía IP, consola para videoconferencia, etc.).
d) Este estándar puede ser aplicado a diversas funcionalidades básicas como el audio (telefonía IP), audio y video (videoconferencia), audio y datos.

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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Protocolo IAX usado en voz ip

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IAX (Inter-Asterisk eXchange protocol) es uno de los protocolos utilizado por Asterisk. Es utilizado para manejar conexiones VoIP entre servidores Asterisk, y entre servidores y clientes que también utilizan protocolo IAX. El protocolo IAX ahora se refiere generalmente al IAX2, la segunda versión del protocolo IAX. El protocolo original ha quedado obsoleto en favor de IAX2.
IAX2 es robusto, lleno de novedades y muy simple en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs y un gran número de streams, lo que significa que puede ser utilizado para transportar virtualmente cualquier tipo de dato. Esta capacidad lo hace muy útil para realizar videoconferencias o realizar presentaciones remotas. ESTA DISEÑADO

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IAX2 utiliza un único puerto UDP, generalmente el 4569, para comunicaciones entre puntos finales (terminales VoIP) para señalización y datos. El tráfico de voz es transmitido in-band, lo que hace a IAX2 un protocolo casi transparente a los cortafuegos (Firewall) y realmente eficaz para trabajar dentro de redes internas. En esto se diferencia de SIP, que utiliza una cadena RTP out-of-band para entregar la información.

IAX2 soporta Trunking (red), donde un simple enlace permite enviar datos y señalización por múltiples canales. Cuando se realiza Trunking, los datos de múltiples llamadas son manejados en un único conjunto de paquetes, lo que significa que un datagrama IP puede entregar información para más llamadas sin crear latencia adicional. Esto es una gran ventaja para los usuarios de VoIP, donde las cabeceras IP son un gran porcentaje del ancho de banda utilizado.

El protocolo IAX2 fue creado por Mark Spencer para la señalización de VoIP en Asterisk. El protocolo crea sesiones internas y dichas sesiones pueden utilizar cualquier códec que pueda transmitir voz o vídeo. El IAX esencialmente provee control y transmisión de flujos de datos multimedia sobre redes IP. IAX es extremadamente flexible y puede ser utilizado con cualquier tipo de dato incluido vídeo.

El diseño de IAX se basó en muchos estándares de transmisión de datos, incluidos SIP (el cual es el más común actualmente), MGCP y Real-time Transport Protocol.

El principal objetivo de IAX ha sido minimizar el ancho de banda utilizado en la transmisión de voz y vídeo a través de la red IP, con particular atención al control y a las llamadas de voz y proveyendo un soporte nativo para ser transparente a NAT. La estructura básica de IAX se fundamenta en la multiplexación de la señalización y del flujo de datos sobre un simple puerto UDP entre dos sistemas. IAX es un protocolo binario y está diseñado y organizado de manera que reduce la carga en flujos de datos de voz. El ancho de banda para algunas aplicaciones se sacrifica en favor del ancho de banda para VoIP.

Arquitectura IAX

Como indica su nombre fue diseñado como un protocolo de conexiones VoIP entre servidores Asterisk aunque hoy en día también sirve para conexiones entre clientes y servidores que soporten el protocolo.

Los objetivos de IAX son:

• -Minimizar el ancho de banda usado en las transmisiones de control y multimedia de VoIP
• -Evitar problemas de NAT (Network Address Translation)
• -Soporte para transmitir planes de marcación

Entre las medidas para reducir el ancho de banda cabe destacar que IAX o IAX2 es un protocolo binario en lugar de ser un protocolo de texto como SIP y que hace que los mensajes usen menos ancho de banda.

Para evitar los problemas de NAT el protocolo IAX o IAX2 usa como protocolo de transporte UDP, normalmente sobre el puerto 4569,(el IAX1 usaba el puerto 5036), y tanto la información de señalización como los datos viajan conjuntamente (a diferencia de SIP) y por tanto lo hace menos proclive a problemas de NAT y le permite pasar los routers y firewalls de manera más sencilla.
Funcionamiento de IAX

Para poder entender el protocolo IAX vamos a ver un ejemplo del flujo de datos de una comunicación IAX2:
Una llamada IAX o IAX2 tiene tres fases:

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A) Establecimiento de la llamada
El terminal A inicia una conexión y manda un mensaje “new”. El terminal llamado responde con un “accept” y el llamante le responde con un “Ack”. A continuación el terminal llamado da las señales de “ringing” y el llamante contesta con un “ack” para confirmar la recepción del mensaje. Por último, el llamado acepta la llamada con un “answer” y el llamante confirma ese mensaje.
B) Flujo de datos o flujo de audio

Se mandan los frames M y F en ambos sentidos con la información vocal. Los frames M son mini-frames que contienen solo una cabecera de 4 bytes para reducir el uso en el ancho de banda. Los frames F son frames completos que incluyen información de sincronización. Es importante volver a resaltar que en IAX este flujo utiliza el mismo protocolo UDP que usan los mensajes de señalización evitando problemas de NAT.

C) Liberación de la llamada o desconexión
La liberación de la conexión es tan sencillo como enviar un mensaje de “hangup” y confirmar dicho mensaje.
Tipos de tramas o Frames

Los mensajes o tramas que se envian en IAX2 son binarios y por tanto cada bit o conjunto de bits tiene un significado. Como hemos indicado anteriormente existen dos tipos de mensajes principalmente:

A) Tramas F o Full Frames
La particularidad de las tramas o mensajes F es que deben ser respondidas explícitamente. Es decir cuando un usuario manda a otro una trama F (full frame) el receptor debe contestar confirmando que ha recibido ese mensaje. Estas tramas son las únicas que deben ser respondidas explícitamente.
A continuación ponemos el formato binario de una trama F o full frame de IAX2.

IAX vs SIP – comparación entre IAX y SIP

IAX fue creado por Mark Spencer (también creador de AsterisK) para paliar una serie de problemas o incovenientes que se encontró al utilizar SIP en VoIP y que pensó que debía ser mejorado.
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
– 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 multiplexión 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 simulataneas.
– Otras funcionalidades
IAX es un protocolo pensado para VoIP y transmisión de video y presenta funcionalidades interesantes como la posibilidad de enviar o recibir planes de marcado (dialplans) que resultan muy interesante al usarlo conjuntamente con servidores Asterisk. SIP es un protocolo de proposito general y podría transmitir sin dificultad cualquier información y no sólo audio o video.

Tomado de: http://elastixtech.com/protocolo-iax/

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