PDF de programación - Introducción del codec MELP en la plataforma IP PBX Asterisk

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID

ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR





PROYECTO FIN DE CARRERA





Introducción del codec MELP en la plataforma IP PBX Asterisk®





Cristina Romero Macías



Junio 2008


















Introducción del codec MELP en la plataforma IP PBX Asterisk®








AUTOR: Cristina Romero Macias

TUTOR: Jose Manuel Ruiz de Marcos
PONENTE: Doroteo Torre Toledano








ATVS - Biometric Research Lab.

Ingeniería Telecomunicación
Escuela Politécnica Superior

Universidad Autónoma de Madrid

Junio de 2008





PROYECTO FIN DE CARRERA





Presidente: Javier Ortega García


Título: Introducción del codec MELP en la plataforma IP PBX Asterisk®

Autor: Dª Cristina Romero Macías

Tutor: D. José Manuel Ruiz de Marcos




Tribunal:








Fecha de lectura:

Calificación:






Vocal: José María Martínez Sánchez.

Secretario: Doroteo Torre Toledano
















Palabras clave: Codec MELP, protocolo SIP, plataforma Asterisk, tecnología VoIP,
softphone, codificación y decodificación.

Resumen: El objetivo principal de este Proyecto Fin de Carrera es la inserción en la
plataforma IP PBX Asterisk, del codec de voz MELP de forma nativa, es decir,
introducirlo en el núcleo de la centralita para poder realizar de forma automática la
codificación y decodificación de la voz humana a la hora de realizar comunicaciones de
voz sobre IP. Este proyecto también incluirá una pequeña implementación de una pasarela
sobre Skype para posibilitar el desarrollo de un softphone con MELP, que permita la
realización de las comunicaciones a través de Asterisk, funcionando como servidor, sobre
la red IP.

Abstract: The main objective of this PFC is the insertion of the vocoder MELP natively
into the platform IP PBX Asterisk, that is, entering it in the heart of the switchboard to
carry out automatically the coding and the decoding of the human speech when making
voice communications over IP. This project will also include a small implementation of a
Skype Gateway to enable the development of a softphone with MELP, allowing the
realization of communications across Asterisk, working as a server, over an IP network.















Agradecimientos


Quisiera agradecer la realización de este proyecto a todas esas personas que han
aportado su granito de arena para que yo llegue hasta el final, empezando por mis padres,
que tanto se esforzaron para que me aplicase y pudiera estudiar Telecomunicaciones.
Siguiendo por los profesores que he tenido a lo largo de la carrera, que en muchas
ocasiones han sido fuente de inspiración y sobre todo a mi tutor José Manuel Ruiz de
Marcos y su empresa InTecDom que tanto me han enseñado y ayudado, y a mi ponente
Doroteo Torre Toledano, por su cooperación e inestimable ayuda. Y por supuesto, tampoco
me olvido de mis amigos y compañeros a los que quiero agradecer su ayuda y sostén
durante toda la carrera.

Cristina Romero Macías
Junio 2008













































INDICE DE CONTENIDOS







1. Introducción


2. Estado del Arte

1
1.1 Introducción.....................................................................................................1
1.2 Motivación.......................................................................................................2
1.3 Objetivos..........................................................................................................2
1.4 Organización del PFC......................................................................................3

4
2.1 Introducción....................................................................................................4
2.2 Tecnología VoIP..............................................................................................5
2.2.1 Introducción..............................................................................................5
2.2.2 Características Principales........................................................................6
2.2.3 Arquitectura..............................................................................................7
2.2.3.1 Protocolos..........................................................................................8
2.2.3.2 Codecs ...............................................................................................9
2.2.4 Elementos Implicados ...........................................................................10
2.3 Centralitas Telefónicas IP PBX y Asterisk ...................................................12
2.3.1 Introducción...........................................................................................12
2.3.2 IP-PBX Asterisk .....................................................................................14
2.4 Procesamiento Digital de Señales……..…………………….....………...... 14
2.4.1 Introducción............................................................................................14
2.4.2 Procesamiento de la voz .........................................................................17
2.5 Codec de voz MELP.....................................................................................20
2.5.1 Introducción............................................................................................20
2.5.2 Codificación y Decodificación MELP ...................................................22

26
3.1 Objetivo .........................................................................................................26
3.2 Configuración de Asterisk.............................................................................27
3.2.1 Instalación de Asterisk ...........................................................................27
3.2.2 Creación de la interfaz para el codec MELP ..........................................29
3.2.3 Configuración de Asterisk para la realización de llamadas....................35
3.3 Configuración del Codec MELP ...................................................................39
3.3.1 Función melp_encode.............................................................................39
3.3.2 Función melp_decode.............................................................................40
3.3.3 Creación de una librería estática del codec MELP.................................41
3.3.4 Inserción de la librería estática de MELP en Asterisk............................42
3.4 Creación de un softphone con MELP............................................................44


3. Diseño y Desarrollo


4. Test y Pruebas

47
4.1 Comprobación de la interfaz MELP..............................................................47
4.2 Comprobación de las funcionalidades de Asterisk........................................48
4.3 Comprobación de las transmisiones entre el softphone y Asterisk ...............51


5. Conclusiones y Trabajo Futuro

54
5.1 Conclusiones..................................................................................................54

i





5.2 Trabajo Futuro .............................................................................................55



Referencias

Glosario

ANEXO A: Protocolo SIP

56

57

69

83

84

ii

58
1. Introducción.....................................................................................................58
2. Características Principales...............................................................................58
3. Arquitectura y Elementos ...............................................................................59


ANEXO B: Funcionalidades e Interfaces de una PBX y Asterisk

62
1. Funcionalidades y Servicios de una PBX........................................................62
2. Interfaces .........................................................................................................63


ANEXO C: Codificadores de voz

67
1. Codificadores basados en modelos..................................................................67
2. Codificadores de voz según la forma de onda en el dominio del tiempo........67
3. Codificadores de voz según la forma de onda en el dominio de la frecuencia68


ANEXO D: Tecnologías para la síntesis de voz

ANEXO E. Codificador y Decodificador MELP

71
1. Codificador ......................................................................................................71
1.1 Análisis del Pitch y de las Tramas Sonoras...............................................72
1.2 Análisis por Predicción Lineal ..................................................................75
1.3 Cuantificación de los Parámetros ..............................................................76
1.4 Protección ante errores y Empaquetamiento de los bits............................77
2. Decodificador .................................................................................................78
2.1 Desempaquetado de bits y Corrección del Error.......................................78
2.2 Excitación Mixta y Pitch con Jitter ...........................................................79
2.3 Mejora Adaptativa y Filtros para la Dispersión de los Pulsos...................80
2.4 Síntesis y Ajustes.......................................................................................81


ANEXO F: Presupuesto

ANEXO G: Cógido Fuente del Proyecto

















INDICE DE FIGURAS


Figura 1: Adaptador Linksys PAP2………………………………………………….………… 11
Figura 2.2: a) Thomson ST 2030 b) Philips 3211 VoIP………………………………………. 12
Figura 2.3: Icono de la plataforma Asterisk…………………………………………….……... 13
Figura 2.4: Modelo de procesamiento de las señales …………………………………………. 17
Figura 2.