PDF de programación - Telefonía IP - Sistemas de computación

Universidad del Cauca

Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones

Departamento de Telemática

Sistemas de Conmutación

Telefonía IP

Universidad del Cauca

Dr. Álvaro Rendón Gallón

Basadas en (Corrales,2011) y (Hurtado, 2011)

Popayán, abril de 2013

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Sistemas de Conmutación

Temario

• Voz sobre IP (VoIP)

• Protocolo de Inicio de Sesión (SIP)

SCx

1

3
Sistemas de Conmutación

Temario

• Voz sobre IP (VoIP)

– Introducción
– Principales componentes
– Códecs y protocolos
– Funcionamiento y arquitecturas
– Factores que afectan la calidad de voz
• Protocolo de Inicio de Sesión (SIP)

Introducción

Sistemas de Conmutación4

SCx

The Economist
Sep 15th 2005

SCx

2

Introducción

Sistemas de Conmutación5

 VoIP viene de las palabras en ingles Voice Over

Internet Protocol (voz sobre IP).

 VoIP permite que la voz viaje en paquetes IP y

obviamente a través de Internet.

 Es la base de la telefonía IP, que conjuga dos mundos

históricamente separados: la transmisión de voz y
la de datos.

 Se trata de transportar la voz previamente

convertida a datos, entre dos puntos distantes

SCx

Introducción

Sistemas de Conmutación6

encapsular
ser

VoIP por lo tanto, no es en sí mismo
un servicio sino una tecnología que
la
permite
en
paquetes para
transportados
sobre redes de datos sin necesidad
de
circuitos
conmutados
la
RTPC
redes
desarrolladas a lo largo de los años
para transmitir las señales vocales.

convencionales de

disponer

de

los

voz

(PSTN),

que

son

SCx

3

Introducción

Sistemas de Conmutación7

 La RTPC se basa en conmutación de circuitos:

Una comunicación requiere el establecimiento de un
circuito físico durante el tiempo que dura ésta, lo que
significa que los recursos que intervienen en la
realización de una llamada no pueden ser utilizados en
otra hasta que la primera no finalice.

 La telefonía IP se basa conmutación de paquetes:

Envía múltiples conversaciones a través del mismo
canal físico, codificadas en paquetes y en flujos
independientes.

SCx

Introducción

Sistemas de Conmutación8

Por qué telefonía vía Internet?
 Integración de voz, video y datos
 Consolidación del ancho de banda

• Aprovechamiento de los intervalos entre tramas haciendo un uso más

efectivo de canales costosos

 Costos de las comunicaciones

• Ventaja de 3:1 o 4:1 a favor de la voz paquetizada

 Presencia universal de Internet

• El conjunto de protocolos TCP/IP reside hasta en el PC del usuario

 Maduración de tecnologías

• Desarrollo de DSP utilizados en códecs y módems de alta velocidad
 Desplazamiento de los servicios hacia las redes de datos

• 80% conmutación de paquetes y 20% conmutación de circuitos
• Se observa mayor influencia en comunicaciones de larga distancia

SCx

4

Introducción

Estadísticas de la VoIP

Sistemas de Conmutación9

SCx

Principales componentes de VoIP

Sistemas de Conmutación10

Servidor

RTPC

Red IP
Red IP

Pasarela
(gateway)

Cliente

Clientes

SCx

MG: Media Gateway
SG: Signaling Gateway

Cliente

5

Principales componentes de VoIP

Sistemas de Conmutación11

Cliente. Establece y termina las llamadas de voz. Codifica,
empaqueta y transmite la información de salida generada por el
micrófono del usuario. Asimismo, recibe, decodifica y reproduce
la información de voz de entrada a través de los altavoces o
audífonos del usuario.

Servidor. Realiza operaciones de validación de usuarios, tasación,
contabilidad,
de
utilidades, enrutamiento, administración general del servicio,
carga de clientes, control del servicio, registro de usuarios y
servicios de directorio, entre otros.

tarificación,

recolección,

distribución

Pasarela (gateway). Provee las interfaces con la telefonía
tradicional, funcionando como una plataforma para clientes
virtuales.
Estos equipos también juegan un papel importante en la seguridad
de acceso, la contabilidad, el control de calidad del servicio
(QoS; Quality of Service) y en el mejoramiento del mismo.

SCx

Códecs para VoIP

Sistemas de Conmutación12

• G.711: MIC (PCM). B=64 Kbps, fm=8 KHz (RTPC)
• G.723.1: Codificación predictiva, comprime la voz en

tramas de 30 ms. B=5,3 y 6,3 Kbps, fm=8 KHz

• G.726: ADPCM. B=16/24/32/40 Kbps, fm=8 KHz
• G.729: Codificación predictiva. B=8 Kpbs, fm=8 KHz.

Muy usado en VoIP. Versiones a 6,4 y 11,8 Kbps.
Versión G729B con supresión de silencios.

• GSM 06.10: B=13 Kbps, fm=8 KHz. Desarrollado para

•

telefonía móvil celular
iLBC (Internet Low Bit rate Codec): Códec libre, usa
tramas de 30 ms. B=8 Kbps, fm=13,3 KHz.

• Speex: Códec libre, usa un algoritmo VBR (Variable Bit

Rate) con tramas de 30/40 ms. B=8, 16, 32 Kbps, fm=2,15 a
44,2 KHz.

B: Ancho de banda del canal (velocidad de bits), fm= Frecuencia de muestreo

SCx

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Protocolos de VoIP

Sistemas de Conmutación1313

Señalización

Medios (audio,video)

H.323

H.248

SIP

RTCP

RTP

TCP

UDP

IP

SCx

RTP: Real-time Transport Protocol
RTCP: RTP Control Protocol
SIP: Session Initiation Protocol

Sistemas de Conmutación14

Protocolos de VoIP
Protocolos de medios
• RTP (Real-time Transport Protocol)

Transmisión de flujos de audio y video en tiempo
real.
Suministra servicios de:
– Secuenciación de paquetes
– Sincronización intra-medios
– Sincronización inter-medios
– Identificación del tipo de carga
– Indicación de trama

• RTCP (RTP Control Protocol)

Control y gestión de sesiones RTP

SCx

7

Sistemas de Conmutación15

Protocolos de VoIP

Protocolos de señalización

Existen 4 diferentes protocolos de control de
llamadas y señalización para VoIP:
 H.323: Sistemas de comunicación multimedios
basados en paquetes (UIT).
 SIP (Session Initiation Protocol): Protocolo de
inicio de sesión (IETF).
 MGCP (Media Gateway Control Protocol): Protocolo
de control de la pasarela de medios (RFC 2805).
 MEGACO (H.248)
Protocolo de control de pasarela (IETF/UIT).

(Gateway Control Protocol):

SCx

Funcionamiento de una red VoIP

Sistemas de Conmutación16

Codec Analog

to PCM

Conversion

VoIP funciona:
 digitalizando la voz en

paquetes de datos,

 enviándola a través de

la red IP, y

 reconvirtiéndola a voz

en el destino.

Servidor

VoIP

Compression
Algorithm

PCM to
Frame

Red IP

Codec PCM

to Analog
Conversion

Decompression
Algorithm

Frame to PCM

SCx

8

Funcionamiento de una red VoIP

Sistemas de Conmutación17

Pasos de una comunicación
 Los dos comunicantes se registran en el servidor VoIP con sus

teléfonos

 El equipo emisor pregunta al servidor VoIP por el equipo

receptor con un protocolo de señalización (H.323, SIP)

 El servidor VoIP devuelve los datos de contacto al emisor

(e.g. dirección IP )

 Los teléfonos establecen comunicación y acuerdan un tipo de

códec (G.711, G.729, GSM)

 Los datos de voz se comprimen y se

envían por el protocolo RTP

 El receptor recibe los paquetes RTP,

decodifica los datos de voz

 Escucha de voz

Servidor

VoIP

SCx

SCx

Tipos de Arquitecturas

Sistemas de Conmutación18

Uno de los beneficios de la tecnología VoIP, es que
permite a las redes ser construidas usando una
arquitectura centralizada o distribuida.
Esta flexibilidad permite a las compañías construir
administración
redes
simplificada
terminales
(teléfonos), dependiendo del protocolo usado.

caracterizadas

innovación

por

una

y

la

de

 Arquitectura centralizada

 Arquitectura distribuida

9

Sistemas de Conmutación19

Tipos de Arquitecturas
Arquitectura centralizada

protocolos

 En general, está asociada con los protocolos MGCP y MEGACO.
Estos
un dispositivo
centralizado llamado Controlador de la pasarela de medios
(Media Gateway Controller) o Agente de Llamadas, que maneja
la lógica de conmutación y control de llamadas.

diseñados

fueron

para

 La inteligencia de la red está centralizada y los dispositivos
finales de usuario (terminales) son relativamente tontos (con
características limitadas).

 Los defensores de la arquitectura VoIP centralizada, apoyan
el
este modelo
provisionamiento y el control de llamadas. Simplifica el flujo de
llamadas repitiendo las características de voz.

administración,

centraliza

porque

la

Sistemas de Conmutación20

Tipos de Arquitecturas
Arquitectura distribuida

 Está

los

con

asociada

protocolos H.323

SIP.
Estos protocolos permiten que la inteligencia de la red esté
distribuida entre los dispositivos de control de llamadas y
los terminales. La inteligencia en esta instancia se refiere a
establecer llamadas, características de llamadas, enrutamiento
de llamadas, provisionamiento, facturación, o cualquier otro
aspecto del manejo de llamadas.

y

 Los terminales pueden ser pasarelas VoIP, teléfonos IP,
servidores de medios, o cualquier dispositivo que pueda iniciar
y terminar una llamada VoIP.

 Los dispositivos de control de llamadas

llamados
Controladores de acceso (gatekeepers) en una red H.323, y
servidores Proxy o servidores Redirect en una red SIP.

son

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SCx

SCx

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Sistemas de Conmutación

Temario

• Voz sobre IP (VoIP)

– Introducción
– Principales componentes
– Códecs y protocolos
– Funcionamiento y arquitecturas
– Factores que afectan la calidad de voz

• Códecs
• Pérdida de tramas
• Retardo
• Jitter

• Protocolo de Inicio de Sesión (SIP)

Factores que afectan la calidad

Sistemas de Conmutación22

de voz

SCx

SCx

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Factores que afectan la calidad

Sistemas de Conmutación23

de voz

SCx

Factores que afectan la calidad

Sistemas de Conmutación24

de voz

Desventajas de VoIP
ecos,

de

la

comunicación:

interferencias,
 Calidad
interrupciones, sonidos de fondo, distorsiones de sonido.
Estos pueden variar según la conexión a Internet y la
velocidad de conexión del Proveedor de Servicios de
Internet.

la calidad de servicio sobre una red IP,
 Garantizar
actualmente no es posible por los retardos que se presentan
en el tránsito de los paquetes y los retardos de procesamiento
de la conversación.
 Por otro lado, el ancho de banda no siempre está
garantizado, lo que desmejora el servicio.

Pérdida de paquetes y falta de