Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

Transcripción

1 Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica Migración a tecnología de NGN VoIP para redes de telefonía en Costa Rica mediante la interacción de IMAP con Softswitch. Por: Victor Armas González Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Julio de 2007

2 Migración a tecnología de NGN VoIP para redes de telefonía en Costa Rica mediante la interacción de IMAP con Softswitch. Por: Victor Armas González Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: Ing. Víctor Hugo Chacón Prendas Profesor Guía Ing. Jorge Sánchez Monge Profesor Lector Ing. Guillermo Rivero González Profesor Lector ii

3 DEDICATORIA Este primer logro es dedicado a mi familia por todo su apoyo durante mis años de universidad, en especial a mi madre Irene González Vargas. El apoyo incondicional de mi madre me ha ayudado a salir adelante en las situaciones más adversas hasta alcanzar esta primera meta. Gracias Mamá. iii

4 RECONOCIMIENTOS A los ingenieros Joaquín Angulo y William Martínez del I.C.E. por todo su apoyo y cooperación en la realización de este proyecto. Sin su gran aporte no hubiera alcanzado esta meta. iv

5 ÍNDICE GENERAL ÍNDICE DE FIGURAS...vii ÍNDICE DE TABLAS... viii NOMENCLATURA...ix RESUMEN...xii CAPÍTULO 1: Introducción Objetivos Objetivo general Objetivos específicos Metodología...4 CAPÍTULO 2: Marco Teórico Redes de Siguiente Generación (NGN) Arquitectura de la red NGN Protocolo VoIP Componentes VoIP Parámetros de la VoIP IMAP Arquitectura del IMAP Componentes de una IMAP Topologías de Red IMAP Aplicaciones de IMAP sobre IP Softswitch Componentes del Softswitch...28 CAPITULO 3. Protocolos de Comunicación entre IMAP y Softswitch H SIP SDP SCTP Funciones de SCTP H.248 (Megaco) MGCP...46 v

6 3.7 SS7 (Signaling System N 7, Q.701-Q.702-Q.703-Q.704-Q.705-Q.706-Q.707 ITU-T) Protocolos Adicionales IPv4 (Internet Protocol versión 4, RFC 791 IETF) IPv6 (RFC 2460 IETF)...54 CAPITULO 4. Análisis comparativo entre los nuevos protocolos para comunicación VoIP y sus versiones anteriores H.323 y SIP SCTP y TCP Ipv4 e Ipv MGCP vrs. Megaco...60 CAPITULO 5. Implementación del protocolo VoIP en Costa Rica Migración a NGN en nuestro país ( condición actual y propuesta de migración) Factibilidad de la adquisición de equipos de Softswitch...73 CAPITULO 6. Conclusiones y Recomendaciones...81 BIBLIOGRAFÍA...83 ANEXOS...85 vi

7 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2.1 Arquitectura de una Red de Siguiente Generación...7 Figura 2.2 Red basada en VoIP...11 Figura 2.3 Buses del Backplane de IMAP...18 Figura 2.4 Tarjetas del sistema IMAP...19 Figura 2.5 Topología de Estrella con IMAP...21 Figura 2.6 Topología de anillo con IMAP y configuración de servicios...22 Figura 2.7 Configuración de IMAP para conexión a la red de acceso y servicios...24 Figura 2.8 Softswitch...25 Figura 2.9 Servicio VoIP brindado por IMAP con conexión a Softswitch...27 Figura 3.1 Comparacion Modelo OSI con el Protocolo SS Figura 5.1 Arquitectura de la red telefónica tradicional en Costa Rica...65 Figura 5.2 Arquitectura de la red telefónica tradicional en Costa Rica con la integración de la RAI...66 Figura 5.3. IMAP s en la arquitectura de red del I.C.E Figura 5.4. IMAP s sirviendo a Redes del I.C.E Figura 5.5 Configuracion de gigaenrutadores...68 Figura 5.6 Surgimiento de la red VoIP...69 Figura 5.7. Incorporación de capacidad de VoIP en las redes del I.C.E...70 Figura 5.8 Descongestión de estaciones al retirar equipos de conmutación...70 Figura 5.9 Red All-IP proveyendo todos los servicios de telecomunicaciones...71 Figura 5.10 Operación de los servicios actuales de la RTPC sobre IP...71 Figura 5.11 Diagrama de la solución propuesta...72 vii

8 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2.1 Algoritmos de digitalización de voz Tabla 2.2 Factor Impairment Equipment para distintos tipos de CODEC Tabla 2.3 Retardo de Algoritmo para distintos tipos de CODEC...15 Tabla 3.1 Comparación entre H.323 y SIP...57 Tabla 3.2 Funciones de Megaco y MGCP...62 viii

9 NOMENCLATURA ACK ANSI API ATM CODEC DNS DSP DWDM ETSI FCS FG NGN FR GPRS GSHDSL HTTP ICE IEEE IETF IMAP IP ISDN ISUP MEGACO MG MGC Acknowledgment American National Standards Institute Application Programming Interface Asynchronous Transfer Mode Codificador-Decodificador Domain Name System Digital Signal Processing Dense Wavelength Division Multiplexing European Telecommunications Standards Institute Frame Check Sequence Focus Group on Next Generation Networks Frame Relay General Packet Radio Service Symmetric high Speed Digital Subscriber Line Hyper Text Transfer Protocol Instituto Costarricense de Electricidad Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Engineering Task Force Integrated Multiple Access Platform Internet Protocol Integrated Services Digital Network Integrated Services Digital Network User Part Media Gateway Controller Protocol Media Gateway Media Gateway Controller ix

10 MOS Mean Opinion Score MPLS Multi Protocol Label Switching MTP Media Transfer Protocol NGN Next generation Network NGN GSI Next generation Network Global Standards Initiative PBX Private Branch exchange PCM Pulse Code modulation PDH Plesiochronous Digital Hierarchy PLC Packet Loss Concealment POTS Public Old Telephone Service PPP Point-to-Point Protocol PSTN Public Switched Telephone Network QoS Quality of Service QSIG Q Signalling RAI Red de Internet de Avanzada RDSI Red Digital de Servicios Integrados RTCP Real Time Control Protocol RTSP Real Time Streaming Protocol SCCP Skinny Client Control Protocol SCTP Stream Control Transmission Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SDP Session Description Protocol SGCP Simple Gateway Control Protocol SIGTRAN Signalling Transport SIP Session Initiation Protocol SMTP Simple Mail Transfer protocol SNMP Simple Network Management Protocol SS7 Signalling System 7 STP Spanning Tree Protocol x

11 TCAP TCP/IP TDM TIPHON Over Network UDP UEN DEP Proyectos UIT UMTS VoIP WiMAX XDSL Transaction Capabilities Application Part Transmission Control Protocol Internet Protocol Time Division Multiplexing Telecommunications and Internet Protocol Harmonization User Datagram Protocol Unidad Estratégica de Negocios Desarrollo y Ejecución de Unión Internacional de Telecomunicaciones Universal Mobile Telecommunications System Voz sobre Protocolo de Internet Worldwide Interoperability for Microwave Access x Digital Suscriber Line xi

12 RESUMEN El propósito de este trabajo fue el estudio de los protocolos de comunicación entre equipos de Softswitch e IMAP s que proveerán al país de un servicio de VoIP. Con base en este estudio se podrá cotizar un equipo que pueda adaptarse a nuestros sistemas y arquitectura de telecomunicaciones actuales para el país. Para esta investigación se consultó los manuales de los equipos de IMAP que fueron facilitados por la UEN DEP del I.C.E. Además se consultó libros en referencia a las NGN, así como información actualizada de los protocolos de comunicación en páginas de Internet. Como parte de la investigación de los protocolos fue necesario realizar un análisis comparativo de lo que ofrecen las versiones más actualizadas con las versiones primarias de protocolos de comunicación para proveer VoIP. Los protocolos de VoIP actuales proveen conexiones más seguras, de alta velocidad y con gran capacidad de expansión que sus versiones anteriores, sin embargo es necesario que los equipos de softswitch a adquirir sean capaces de manejar desde las más antiguas a las mas recientes versiones de protocolos. Esto asegurará la conexión con equipos actuales y que las redes estarán listas para innovaciones futuras. El país ha dado un primer paso hacia la migración a NGN creando la RAI y con la adquisición de IMAP s. Con la adquisición de softswitches se descongestionarán las centrales telefónicas actuales dando paso a la red All-IP que brindará todos los servicios de telecomunicaciones desde una misma plataforma de manera ágil y eficiente para el país. xii

13 CAPÍTULO 1: Introducción Actualmente en nuestro país la red telefónica pública conmutada (PSTN por sus siglas en inglés) es el medio de comunicación más utilizado por los más de 4 millones de habitantes del país. Esta ha sido por años la plataforma de servicios de telecomunicaciones más extensa en el mundo. La PSTN se ha encargado de brindar servicios de telefonía POTS así como servicios que requieren un ancho de banda mayor por tratar con transmisión de datos. POTS esta restringido a 52 Kbps por lo que la capacidad de datos a transmitir se ve muy reducida. Sin embargo servicios de mayor velocidad requieren de soluciones digitales como es el caso de ISDN que permite la transmisión de datos y voz por una misma vía, el par de cobre que brinda el compañía de servicio telefónico a una velocidad superior que en POTS. El principal problema de estas redes ha sido utilización de distintas plataformas para ofrecer distintos tipos de servicios, sean estos de banda angosta (PSTN), banda ancha (red ATM) o de tecnología IP. Las Redes de Siguiente Generación (NGN) han sido creadas con el objetivo de sustituir las redes PSTN uniendo las plataformas de servicios de banda angosta y banda ancha para proveer servicios al cliente por medio de una misma plataforma de servicios, todo a través del protocolo de Internet IP. Realizar esta migración de PSTN a NGN implicaría muchos cambios en la arquitectura de la red por lo que deben darse de una forma paulatina para no desechar del todo la infraestructura actual de las telecomunicaciones del país. Los equipos IMAP, desde su 1

14 2 implementación en Costa Rica en el 2004, han brindado esta suave migración necesaria a redes NGN proveyendo una única plataforma de servicios de banda angosta, ancha y de servicios IP, combinando la flexibilidad orientada al servicio de ATM con la fiabilidad del SDH y el costo beneficio del TDM. El siguiente paso es el surgimiento de la red de VoIP que permitirá descongestionar las actuales centrales telefónicas, hará desaparecer la red de datos TDM que será absorbida por la red IP. Para esto se ha buscado la manera en que los actuales equipos de IMAP puedan acoplarse a un controlador de llamadas sobre el protocolo de Internet. Estos equipos son los denominados Softswitch que con la ayuda de Gateways lograrán acoplarse a los actuales equipos IMAP. Este será un primer paso para la migración a redes de siguiente generación cuya finalidad será unir las redes telefónicas tradicionales PSTN, servicios de telefonía móvil y la Red Avanzada de Internet (RAI) con las redes inalámbricas todo mediante el protocolo de Internet VoIP, brindando un mejor servicio al cliente y un manejo ágil y seguro de las redes telefónicas con una reducción significativa de costos en la transmisión de voz y datos.

15 3 1.1 Objetivos Objetivo general Analizar los protocolos de comunicación para realizar la interconexión entre IMAP y Softswitch para poder proveer un servicio de telefonía de VoIP en el país Objetivos específicos Definir las redes NGN y el protocolo VoIP. Investigar los alcances que tienen los equipos IMAP s para ofrecer una suave migración a redes de siguiente generación. Investigar la tecnología de los equipos de Softswitch para brindar futuros servicios de telefonía VoIP en el país. Investigar las posibilidades de conexión entre IMAP s y Softswitch mediante los protocolos de comunicación. Investigar los protocolos de comunicación para la conexión entre equipos de Softswitch. Analizar las ventajas y desventajas de la aplicación de estos protocolos.

16 4 1.2 Metodología La tecnología de Redes de Siguiente Generación es una arquitectura de red desarrollada recientemente por lo que los datos más actualizados se encuentran en Internet. Así que para analizar las NGN, protocolo VoIP y los protocolos de comunicación se hará referencia a material extraído de Internet, específicamente de documentos oficiales de la UIT en materia de los protocolos VoIP y de comunicación para este tipo de redes. De igual forma se investigarán documentos de fabricante de varios tipos de Softswitch que se encuentran en Internet así como publicaciones referidas a estos equipos. Además el desarrollo del proyecto se basará en la recopilación y análisis de información de libros, manuales técnicos y documentos del fabricante de los equipos IMAP que están disponibles en la biblioteca institucional del Instituto Costarricense de Electricidad así como en la Unidad Estratégica de Negocios sección Desarrollo y Ejecución de Proyectos, que es la unidad encargada del desarrollo e implementación de los IMAP en el país.

17 CAPÍTULO 2: Marco Teórico. 2.1 Redes de Siguiente Generación (NGN) El creciente desarrollo de las telecomunicaciones ha sido impulsado por la gran cantidad de clientes que requieren de servicios de avanzada para las comunicaciones tanto de voz y video bajo demanda como de transmisión de datos e Internet rápido. En los últimos años se ha dado una gran expansión en el tráfico de las telecomunicaciones digitales. Las redes de siguiente generación nacieron con la idea de convergencia entre las redes de telefonía tradicional con las nuevas redes de servicios de telecomunicaciones. La tecnología de NGN se viene desarrollando desde finales de los 90, sin embargo la necesidad de normalizar una topología de red, arquitectura y protocolos de comunicación y señalización hizo que la UIT, ente internacional encargado de la normalización de las telecomunicaciones, creara la norma Y.2001 a Y.2011 para el año Entre los años se agregaron más de 30 documentos adjuntos a las especificaciones originales de NGN por medio del FG-NGN. Finalmente para el año 2006 se crea el grupo NGN-GSI donde se presentan las últimas actualizaciones oficiales publicadas por la UIT. La red NGN se caracteriza fundamentalmente por la transmisión de paquetes. En particular IP es el principal, sino el único, protocolo de nivel tres para la NGN. El paquete IP es la unidad de transporte de datos fundamental para todo tipo de medio en este tipo de arquitectura. Lo anterior no excluye el hecho de que el paquete IP en sí mismo podrá ser encapsulado en diversas tecnologías de capa 2 y 1, como Ethernet, ATM, MPLS, xdsl, DWDM, SDH, etc. 5

18 6 Dado que el transporte se hace por medio del protocolo IP estas redes deben usar tecnologías de transporte con capacidades de calidad de servicio y de banda ancha, para ofrecer diferentes niveles de QoS, según los requerimientos de los diversos tipos de tráfico. El QoS es importante pues garantiza la transmisión de datos en un tiempo dado (throughput). Las redes de telecomunicaciones ATM admiten distintos niveles de QoS a diferencia de técnicas como el Frame Relay y Fast Ethernet. Así los proveedores de servicios ATM pueden garanticen a sus clientes que el retardo de extremo a extremo no excederá un nivel específico de tiempo. Las redes NGN deben separar las funciones relacionadas con el servicio y las tecnologías de transporte. Esta división es importante porque permite que los servicios no dependan directamente de la tecnología de red y acceso subyacente, pudiendo evolucionar cada uno de forma independiente. Así mismo las NGN permiten la migración desde las redes actuales, separadas verticalmente y específicas para diferentes servicios, hacia una única red capaz de ofrecer y transportar todos los servicios. Esto implica que los sistemas de gestión y facturación también estarán integrados, con los correspondientes ahorros en costos y recursos en cada etapa de la migración a tecnología NGN.

19 Arquitectura de la red NGN Una de la grandes ventajas de esta arquitectura es la movilidad generalizada que provee. NGN puede ofrecer servicios de telefonía móvil e inalámbrica (WiMAX) fuertemente convergida con la red de telefonía fija aprovechando su plataforma basada en IP. Figura 2.1 Arquitectura de una Red de Siguiente Generación Como se presenta en la figura anterior, la arquitectura de NGN cuenta con tres niveles principales. En nivel de Aplicación o Servicios se ubican los servidores en donde residen y se ejecutan las aplicaciones que ofrecen los servicios a los clientes. En esta capa no se incluye la estandarización de los servicios o aplicaciones. En cambio, se refiere a la provisión de funciones, interfaces y API (OSA/Parlay, Jain) estándar para el acceso de las aplicaciones a la NGN.

20 8 En el nivel de Control se establece la correcta comunicación entre la etapa 1 y etapa 3. En este nivel se tiene a cargo el inter funcionamiento de la red de transporte con los servicios y aplicaciones, mediante la interpretación, generación, distribución y traducción de la señalización correspondiente, con protocolos como H.323, SIP, MGCP, MEGACO/H.248. La separación del control y la inteligencia de la red de las funciones de transporte es una característica intrínseca al diseño de la NGN. Si bien la UIT, bajo el grupo Focus Group on Next Generation Networks o FG NGN en el año 2005, se refiere a esta capa como parte del nivel de transporte es necesario separarla para una mejor comprensión de la función que juegan los protocolos en la unión de niveles. En el nivel de Transporte se encuentran las tecnologías de red que se encargan de las tareas de conmutación, enrutamiento y transmisión de los paquetes IP. Esta capa se suele dividir en dos subniveles adicionales. La capa de acceso comprende la red de banda ancha que da acceso al usuario a la NGN. Este acceso puede ser fijo, móvil, etc. utilizando múltiples tecnologías (xdsl, (x), (x), celular, POTS y TDM para permitir la coexistencia con las redes heredadas, etc.) y medios de transmisión. En esta subcapa se encuentra las plataformas de acceso multiservicio (IMAP s en el caso de nuestro país). La capa de tránsito o de core permite el enrutamiento y conmutación de los paquetes extremo a extremo. Asegura la interconexión de todas las redes de acceso con los otros niveles. También, permite el transporte de diferentes tipos de tráfico con variados requerimientos de QoS. Específicamente para aplicaciones de voz, las NGN requieren de dispositivos denominados Softswitch. Estos dispositivos programables son los encargados de controlar las

21 9 llamadas de voz sobre IP o VoIP. Estos equipos garantizan la correcta comunicación aplicando los protocolos requeridos para una NGN haciendo una buena convergencia entre las redes tradicionales PSTN con las NGN. 2.1 Protocolo VoIP El futuro de la telefonía esta centrado básicamente en la implementación del protocolo de Internet para la transmisión de voz, esto incluye el enrutamiento de las llamadas. A esto se le denomina Voz sobre IP o VoIP por sus siglas en inglés. La implementación de Internet para hacer llamadas telefónicas ha sido desarrollada desde inicios de la década de los 70. En el año 1996 la UIT crea una serie de normas sobre las cuales se basa el protocolo de Internet. Estas normas están contenidas baja el nombre H.323. Actualmente hay dos normas que son un importante avance en la normalización de este protocolo. Por parte de la IETF, la voz sobre Internet se basa en el protocolo SIP y el protocolo de transporte H.248 conocido como MEGACO. Las transmisiones de llamadas telefónicas por Internet han llamado la atención de muchos desarrolladores de software y hardware que tiene especificaciones propietarias para sus equipos, sin embargo, por no estar normalizadas por un ente internacional no se tomarán en cuenta para el análisis de este protocolo. El interés por este tipo de comunicación nació en la idea de hacer converger la red de voz con la robusta red de Internet. Esto implicaría un mejor y más ágil manejo de las redes de telecomunicaciones. Además produciría una reducción de costos de la llamada ya que se utilizaría Internet y así se haría un uso extensivo de la red.

22 10 Lo llamativo de esta tecnología es que las llamadas van a ser enrutadas a un número de identificación localizado en el teléfono. Así cuando el usuario viaje a otro lugar sólo requiere llevar su teléfono IP y conectarlo a la red para poder recibir llamadas sin realizar gestión alguna por el servicio. Las llamadas de VoIP generalmente son gratuitas o de un costo muy reducido. El servicio se cobra cuando un usuario esta llamando desde una red PSTN, sin embargo el costo es el de una llamada local mientras el receptor puede estar en cualquier parte del mundo. Hay que tomar en cuenta que VoIP no se restringe sólo a Internet, también contempla las redes privadas e Intranet. Como valor agregado, esta tecnología ofrece llamadas en conferencia, identificador de llamadas y remarcación automática sin costo adicional para el cliente Componentes VoIP En general la transmisión de Voz sobre IP requiere de una serie de componentes. El primero de estos componentes es el Gateway. Este equipo es el encargado de convertir las señales provenientes de las redes tradicionales PSTN en servicios como POTS, ISDN, E1 s para convertirlas a VoIP. Como segundo componente se encuentra el teléfono IP. Este teléfono es un equipo terminal que tiene un protocolo VoIP nativo capacitado para conectarse a cualquier red IP. Además se debe contar con un servidor que proveerá las funciones de administración y manejo que enrutará las llamadas a su destino. A este equipo también se le conoce con el nombre de softswitch o gatekeeper. Para el protocolo SIP el servidor se conoce con el nombre de Servidor SIP y en MEGACO como Call Agent.

23 Parámetros de la VoIP Figura 2.2 Red basada en VoIP CODEC Para realizar cualquier comunicación, en VoIP se requiere de una primera etapa de comunicación que establece una comunicación inicial entre equipos que determina el inicio del proceso y la búsqueda de una ruta para la llamada. Al establecerse esto se empieza una digitalización de la voz que será enviada por paquetes IP a la red. Un ejemplo sencillo de envío de paquetes es el que se muestra a continuación: Para una red LAN las muestras de voz son encapsuladas en los protocolos UDP y RTP antes de ser transmitidos en una trama IP. El codec de las muestras de voz es el primero de los parámetros de la VoIP y juega un papel muy importante en la calidad de la señal a

24 12 transmitir. Se encarga de codificar y comprimir la señal de audio. De tal forma, mientras el bitrate sea mayor, tanto mejor será la calidad de la voz. La UIT estandarizó la prueba MOS (Mean Opinión Score) bajo el nombre ITU_T P.800 como la principal prueba de la calidad de voz. En las pruebas realizadas se toma en cuenta conversaciones así como pruebas de escucha realizadas por personas y no por equipos de medición. Esta prueba es la que ha realizado el I.C.E. desde que inicio el programa de pruebas de calidad de voz en nuestro país. El mayor puntaje lo obtiene la codificación G.711 alcanzando valores de 4.3 a 4.4. de 5. En la siguiente tabla se muestran algunos de los estándares más comunes para digitalizar la voz. Tabla 2.1 Algoritmos de digitalización de voz Pérdida de tramas Como toda transmisión de red existe la pérdida de tramas sobre la red de IP. Es por esto que se debe asegurar la calidad de servicio o QoS requerida dado el trafico sobre

25 13 IP. Este es el segundo parámetro que se debe tomar en cuanta a la hora de trasmitir voz sobre IP. Las tramas de datos pueden perderse debido a la congestión de la red o por la transmisión de datos incorrectos. En los casos más sencillos la pérdida de tramas podría ser un simple espacio en blanco en la señal, o un breve silencio durante la llamada, sin embargo una mayor pérdida de datos no podría simplemente omitirse pues causaría cortes abruptos en la señal. Para corregir estos errores es común el uso de la técnica de interpolación o Packet Loss Concealment (PLC). Esta técnica consiste en basarse de muestras anteriores de la señal para poder predecir una futura trama de datos. Por ejemplo para el estándar G.711 la norma describe un aplicación de PLC para PCM. Para este caso un buffer de historial almacena hasta ms de la señal de voz previa. Cuando se detecta un error o simplemente falta de tramas se usa la señal almacenada para estimar el periodo de la señal a reconstruir. Así se sintetizará una señal que pueda completar ese periodo predicho por el PLC. Finalmente la señal sufre un breve retardo (3.75 ms) para que el acople de la señal original con la sintetizada sea suave y poco perceptible al oído humano.

26 14 Tabla 2.2 Factor Impairment Equipment para distintos tipos de CODEC. La tabla anterior muestra valores Ie (Impairment equipment) como factores de debilitamiento de la señal transmitida. Se observa en la misma como el uso del PLC para G.711 reduce el debilitamiento. Hay que notar que para codecs con bajo bitrate el Ie a pesar de que la pérdida es de 0% muestra un factor de debilitamiento debido a la baja calidad de compresión del audio Retardo o Latencia Como último factor a tomar en consideración para la transmisión de VoIP se encuentra el retardo o latencia. Las principales consecuencias del retardo son el traslape de la voz, así como ecos en la señal. El retardo en la señal es generado por distintas fuentes. El retardo algorítmico es el que introduce el codec y se debe al algoritmo de codificación que se usa. La siguiente tabla muestra el retardo por algoritmo de los principales codecs de audio.

27 15 Tabla 2.3 Retardo de Algoritmo para distintos tipos de CODEC Un tipo de retardo muy importante en la transmisión se da cuando al empaquetar los datos por medio del protocolo RTP. Antes de empaquetar los datos, el RTP produce una acumulación de datos para reducir el overhead. La norma RFC 1890 especifica que un periodo para empaquetar datos debe ser de 20 ms. Dado esto para el G.711 se deben acumular 160 muestras para luego ser transmitidas en una trama. Al transmitir el paquete IP también se produce un retardo denominado retardo de serialización. Este es el tiempo requerido para transmitir una trama IP. Para transmitir un paquete IP en una línea T1 se requiere 1.1 ms, 3.2ms a 521Kbps, 25.8ms a 64Kbps. Un gran problema de este retardo es que se extiende cada vez que pasa por un dispositivo de almacenamiento y transmisión como son los routers o un switch. Así si el retardo pasa por cinco routers este se multiplicará por cinco veces. El retardo de propagación es el tiempo requerido por la señal (óptica o eléctrica) en viajar a través de un medio de transmisión y esta descrita en función de la distancia geográfica a la que se desplaza la señal. Por ejemplo el retardo para una señal que viaja por cable es de 4 a 6 microsegundos por kilómetro.

28 16 El retardo por componente es el último que se presenta para VoIP. Este retardo es provocado por los diferentes componentes del sistema de transmisión. Así por ejemplo en un router se da un retardo cuando la trama se dirige del puerto de entrada, a través de la tarjeta madre o Backplane hacia los puertos de salida. Estos mínimos retardos se dan durante el paso por el backplane y en el proceso mismo de enrutamiento. 2.2 IMAP La Plataforma de Acceso Multi-servicio Integrada o IMAP combina en una sola plataforma las funciones de un multiplexor óptico con un dispositivo de acceso de múltipleservicio y agrega la capacidad de soportar múltiples funciones adicionales, como GATEWAY GR-303/V5.2 o E3. Este equipo usa un bastidor que sirve como estructura de soporte para el IMAP. Los equipos IMAP permiten insertar una gran variedad de tarjetas de interfase y de funciones en su chasis para que la plataforma cumpla los papeles específicos. En nuestro país esta plataforma tiene el nombre de BroadAccess. El sistema presenta una arquitectura Dual ATM/IP que permite la transferencia flexible del tráfico ATM o IP. Además soporta cualquier combinación de servicios tradicionales y de banda ancha, que van desde POTS hasta xdsl e IP mediante transmisión de fibra óptica (SDH/PDH) y cobre, presentando la particularidad de ser multiprotocolo. Los IMAP son sistemas de convergencia NGN, basados en requerimientos más allá de los comunes equipos de transmisión y conmutación. Los sistemas IMAP tienen las facilidades para proveer las diferentes tipos de interfaces de usuarios que no la tienen los

29 17 equipos SDH por no ser equipos de acceso: POTS, RDSI, ADSL, GSHDSL, ATM, Ethernet, etc. Estos equipos permiten el acceso de los servicios proveniente de la red PSTN, ATM, FR, IP y líneas directas (transportadas en redes de transmisión PDH o SHD que se agregan al IMAP a nivel de E1 s), utilizando para la interconexión, interfaces de red y protocolos estándares: V5.2, STM-1 UNI, El UNI, El G703, Ethernet, MGCPJH248/MEGACO, este último es un Media Gateway de acceso de VoIP. Los IMAP integran en una sola plataforma muchas funciones de los sistemas de acceso: DLC, DSLAM, Mux TDM y ATM entre otros Arquitectura del IMAP IMAP consiste básicamente de una repisa con un backplane ATM, SDH y TDM de múltiple-gigabit. Dispone de numerosas tarjetas de inserción para el acceso y conexiones de la red. Los buses en el backplane interconectan los sistemas de tarjetas. La figura siguiente muestra los buses del backplane y ciertas aplicaciones o servicios básicos que pueden brindar de acuerdo al bus utilizado.

30 18 Figura 2.3 Buses del Backplane de IMAP El bus TDM proporciona servicios de banda estrecha como POTS, datos a 64 kbits, ISDN y servicios de banda estrecha especiales, como las líneas de emergencia. Además este conecta todas las ranuras de las tarjetas de transmisión y servicio a la matriz TDM, situada en la tarjeta de control. El bus SDH permite el acceso a una tarjeta STM-4 integral que suministra tributarios E1s y soporta servicios de datos de banda ancha a través de SDH. Además este bus conecta las tarjetas de servicio a las tarjetas de transmisión SDH para soportar servicios de datos de banda ancha a través de una transmisión SDH.

31 19 Finalmente el bus ATM suministra servicios de banda ancha, entre ellos ADSL a través del ATM y datos IP a gran velocidad a través de transmisión de ADSL o fibra óptica. Este bus se utiliza para transferir celdas ATM de la tarjeta de servicio a las tarjetas matriz ATM Componentes de una IMAP El BroadAccess o IMAP esta compuesto por una Unidad Central (UC) y una o varias Unidades Remotas (UR). La UC suele estar alojada en un bastidor interno, mientras que las UR s se alojan en un gabinete interno o externo. Cada UC y UR incluye uno o varios sub-bastidores estándar además de otros accesorios. Cada sub-bastidor contiene tarjetas de servicio, transmisión, alimentación y control como se muestra a continuación. Figura 2.4 Tarjetas del sistema IMAP

32 20 El uso de tarjetas en pares provee un respaldo de energía e información para el equipo ya que si una tarjeta se daña inmediatamente es reemplazada por su similar sin efectos notorios para el usuario. Sin embargo el equipo puede trabajar correctamente con un tarjeta de cada tipo. El componente más importante del sistema BroadAccess lo constituye el software de configuración y maneio del equipo. Este software tiene el nombre de ClearAccess+ y es un sistema de gestión avanzado, ubicado en las capas Element Management y Network Management, de acuerdo con las normas ITU-T M Este es un sistema de gestión basado en SNMP que permite un manejo clienteservidor desde cualquier punto con acceso múltiple a la red de BroadAccess. No sólo se puede configurar los servicios a brindar, sino que es una herramienta de monitoreo del equipo. Su sistema de red jerárquica ramificada permite un arreglo de fácil identificación de los equipos ubicados por zonas geográficas o por el número de distrito telefónico al que pertenecen. Este sistema brinda alarmas instantáneas a los problemas que presenten cada equipo almacenándolos en un base de datos. Contiene una función de Network Element con una avanzada interfaz gráfica que muestra la configuración actual de cada sub-bastidor, número y tipo de tarjetas insertadas, interconexión de líneas y monitoreo de rendimiento. Tiene además funciones de seteos y prioridades de seguridad que cuenta con 5 niveles de seguridad protegidos por contraseña.

33 Topologías de Red IMAP En cuanto a las topologías de red aplicables a IMAP se encuentran la topología de estrella, punto a punto y anillo. Figura 2.5 Topología de Estrella con IMAP La anterior es una topología básica en estrella. En este tipo de topología se puede usar cualquiera de tres medios para la comunicación de los IMAPs: Radio, Fibra óptica o bien por cobre y conecta la UC con cada una de sus URs. Se puede obtener una conexión punto a punto al conectar dos IMAP por cualquiera de los tres medios anteriores. Esta topología se emplea para tener un mayor alcance de la central telefónica principal que puede ser extendida hasta 40 Km por este tipo de topología y por medio de fibra óptica. Finalmente la topología de red comúnmente utilizada en nuestro país es la topología de anillo. Esta topología se compone de dos anillos de fibra óptica que conectan la unidad

34 22 central con sus unidades remotas. La transmisión STM-4 integrada brinda el ancho de banda necesario para aplicaciones avanzadas de Internet, transmisión de voz y video bajo demanda para cada una de las unidades remotas, que pueden ser hasta 16 en un mismo anillo. El uso de dos anillos proporciona seguridad en la transmisión. Si un enlace es roto o bien la fibra óptica sufre algún daño, la transmisión puede continuar por el anillo contiguo a esta sin mayores consecuencias que una señal de alarma en el software de gestión. Figura 2.6 Topología de anillo con IMAP y configuración de servicios. La unidad central permite conectarse a la red de PSTN, ATM e IP y por medio de las unidades remotas brindar los diferentes servicios. En la figura anterior se muestra un ejemplo de configuración de servicios en un bastidor. Para este caso, un solo bastidor puede brindar hasta 352 POTS, 12 ISDN, 13 servicios N x 64 xdsl, 3 servicios G703/PRI y 64 de ADSL +POTS a toda su capacidad. Sin embargo las tarjetas de servicio o abonado per-

35 23 miten un crecimiento de acuerdo a la demanda de los clientes. En total cada bastidor puede entregar 480 líneas. Actualmente el ICE ha adquirido sistemas de 2 bastidores que proveen hasta 960 líneas. Cada sistema de unidad remota contiene su sistema de enfriamiento por ventilación así como un respaldo de energía por medio de baterías instaladas en el mismo gabinete. Esto le da la capacidad de poder ser instalados en lugares remotos sin necesidad de mantenimiento continuo ni de condiciones especiales para su ubicación Aplicaciones de IMAP sobre IP La plataforma integrada de acceso multiservicio (IMAP) proporciona una ruta fluida hacia el mundo de las redes de paquetes, permitiendo la conectividad con las redes convergentes NGN o redes de siguiente generación, conectándose también al mismo tiempo con redes TDM, de datos y ATM. La arquitectura propietaria dual ATM / IP de BroadAccess transfiere el tráfico ATM o IP sobre la placa madre (backplane) para adaptarse a los requisitos de los diferentes clientes. Esta arquitectura consiste en un backplane ATM e IP, un avanzado procesamiento de paquetes, unidades de gateway de acceso VoIP y tarjeta de transmisión SDH STM-4 integrada, que en conjunto comprenden una arquitectura ideal para soportar ATM, IP y las nuevas tecnologías a medida que emergen. Además, la arquitectura integradora de paquetes TDM del sistema permita a los operadores seguir ofreciendo servicios tradicionales utilizando la infraestructura existente y simultáneamente soporta servicios de banda ancha avanzados como lo es la voz sobre IP.

36 24 Figura 2.7 Configuración de IMAP para conexión a la red de acceso y servicios La plataforma reduce los gastos de capital mediante su estructura compacta y multifuncional y su flexibilidad minimiza la inversión inicial al permitir la implementación gradual de los servicios. El sistema BroadAccess ofrece la funcionalidad de Media Gateway de Acceso, una puerta de enlace de soporte de acceso, que permita a las empresas de telecomunicaciones conectar a los abonados de la PSTN a la red de siguiente generación VoIP. Una tarjeta de Media Gateway de Acceso VoIP integrada convierte el tráfico de voz a paquetes IP y transfiere el tráfico a la red NGN. Este equipo (BroadAccess) realiza el procesamiento de medios estándar, tal como compresión de voz y paquetización e implementación de protocolos de control estándar, incluidos H.248 y MGCP.

37 Softswitch El softswitch es un dispositivo que provee funciones de control de llamada y servicios inteligentes para redes de conmutación de paquetes todo mediante el uso de software dejando de un lado la conmutación de circuitos de las centrales telefónicas actuales. Un Softswitch trabaja como una plataforma de integración para aplicaciones e intercambio de servicios. Son capaces de transportar tráfico de voz, datos y video de una manera más eficiente que las actuales centrales telefónicas conmutadas, habilita al proveedor de servicio para soporte de nuevas aplicaciones multimedia integrando las existentes redes con las redes inalámbricas avanzadas para servicios de voz y datos. Figura 2.8 Softswitch El Softswitch integra soluciones de transporte de voz sobre IP con capacidad de operar como central de tránsito. Asimismo incluye soluciones de telefonía residencial y corporativa basadas en diversas tecnologías de acceso IP de última milla con ayuda de la fibra óptica. El softswitch provee servicios complementarios del mismo tipo que los disponibles en las mejores centrales telefónicas tradicionales.

38 26 A estas funciones básicas se le agrega un entorno de creación de servicios, que incluye el almacenamiento y reproducción de anuncios grabados, interfaces web de usuario y programas para la inmediata puesta en funcionamiento de servicios tales como Tarjetas Prepagadas, Tarjetas Pospagadas, Telefonía Corporativa, Locutorios IP y otras aplicaciones. Una característica principal de softswitch es la escalabilidad que provee ya que permite su adaptación para satisfacer desde los requerimientos iniciales de las redes NGN de nuevos operadores, hasta su aplicación a redes de operadores que se caracterizan por su alta densidad de tráfico y servicios. La evolución de las redes de comunicaciones públicas se sitúa en las redes de conmutación de circuitos que predominan en la actualidad, como la red pública telefónica conmutada (PSTN). Sin embargo, la próxima generación de redes (NGN) nos transportará a redes basadas en paquetes como la red Internet. La idea es proporcionar una diversidad de servicios de comunicaciones basados en IP (Protocolo de Internet) equivalentes a los servicios de redes tradicionales por su calidad y facilidad de uso. En la siguiente gráfica se puede apreciar como el Softswitch con la ayuda de IMAP permiten la convergencia entre redes PSTN con NGN basadas en el protocolo de VoIP. Su comunicación se basará en interfaz Giga-Ethernet para la transmisión de datos.

39 27 Figura 2.9 Servicio VoIP brindado por IMAP con conexión a Softswitch El Softswitch ofrecerá lo mejor de las redes telefónicas tradicionales e Internet, creando de esta manera un alto porcentaje de confiabilidad, combinado con rápidas reducciones en los costos e innovadores servicios. Se podrán obtener servicios y calidad similares, pero a menor precio, y se beneficiarán un porcentaje más alto de la población por las continuas mejoras de rendimiento y costos que ofrece la tecnología de Internet. Además los softswitch son dispositivos que utilizan estándares abiertos para crear redes integradas de última generación capaces de transportar Voz, Vídeo y datos con gran eficiencia y en las que la inteligencia asociada a los servicios esta desligada de la infraestructura de red, y es la pieza central en la red de telefonía IP, puede manejar inteligentemente las llamadas en la plataforma de servicio de los ISP. Es un conjunto de productos, protocolos y aplicaciones que permiten que cualquier dispositivo pueda accesar los servi-

40 28 cios de Internet y servicios de telecomunicaciones sobre las redes IP y plataformas ya existentes Componentes del Softswitch Los principales componentes de Softswitch se encargan de comunicarse con las redes PSTN Gateway Controller El Gateway Controller es el dispositivo que permite unir las redes PSTN con las redes IP. En esta función se encarga de la validación e iniciación del establecimiento de la llamada. Es responsable del manejo del tráfico de voz y datos a través de varias redes. Un Gateway Controller combinado con el Media Gateway y el Signalling Gateway representan la mínima configuración de un Softswitch. El elemento controlador es frecuentemente conocido como Media Gateway Controller MGC. Este dispositivo ofrece control de llamada así como control de calidad y clase de servicio. Cuenta con funciones de enrutamiento y además prepara los recursos y canal para el paso de la información al media gateway Signalling Gateway o Call Agent El signalling gateway proveerá la comunicación mediante protocolos entre la red PSTN con la red IP. Este gateway de señalización crea un nodo sobre el Softswitch para que pueda ser visto por la red basada en SS7. Es necesario aclarar que esta sección sólo trabaja con la señalización SS7, los circuitos de voz son manejados por el media gateway mediante la señalización del signalling gateway.

41 Media Gateway El media gateway se encarga de conectar diferentes flujos de medios digitales para crear el camino para la transmisión de voz y datos en la llamada. Esto lo hace mediante Procesadores Digitales de Señales (DSP) que proveen la paquetización de datos a tramas IP. Se encarga de conectar las redes PSTN a IP mediante interfaces como puertos E1 o STM1. Además permite conectar redes ATM con IP mediante interfaces y conecta las redes actuales de VoIP mediante interfaces Ethernet. El gateway controller le indica al media gateway conectar el flujo de datos entre las interfaces que establecen la llamada.

42 CAPITULO 3. Protocolos de Comunicación entre IMAP y Softswitch 3.1 H El H.323 es la norma de la UIT que define los protocolos de comunicación tanto de audio como video sobre una red de computadores basada en paquetes. Sus aplicaciones principales son la voz sobre IP y videoconferencia basada en IP. Este norma se creó originalmente para proveer un mecanismo para el transporte de aplicaciones multimedia en LANs (Redes de área local) pero ha evolucionado rápidamente para dirigir las crecientes necesidades de las redes de VoIP. Un punto fuerte de H.323 es la relativa y temprana disponibilidad de un grupo de estándares, no solo definiendo el modelo básico de llamada, sino que además definía servicios suplementarios, necesarios para dirigir las expectativas de comunicaciones comerciales. H.323 fue el primer estándar de VoIP en adoptar el estándar de IETF de RTP (Protocolo de Transporte en tiempo Real) para transportar audio y vídeo sobre redes IP. Este protocolo está basado en el protocolo RDSI Q.931 y está adaptado para situaciones en las que se combina el trabajo entre IP y RDSI, y respectivamente entre IP y QSIG. Un modelo de llamada, similar al modelo de RDSI, facilita la introducción de la telefonía IP en las redes existentes de RDSI basadas en sistemas PBX. Por esto es posible el proyecto de una migración sin problemas hacia el IP basado en sistemas PBX.

43 Dentro del contexto de H.323, un IP basado en PBX es similar a un Gatekeeper incluyendo algunos servicios suplementarios. 31 H.323 tiene referencias hacia algunos otros protocolos de ITU-T como: H Protocolo utilizado para describir la señal de llamada, el medio (audio y video), el empaquetamiento de las tramas, la sincronización de tramas de medio y los formatos de los mensajes de control. H Protocolo de control para comunicaciones multimedia. Describe los mensajes y procedimientos utilizados para abrir y cerrar canales lógicos para audio, video y datos, capacidad de intercambio, control e indicaciones. H Describe los Servicios Suplementarios. H Describe la seguridad de H.323. H Describe el uso de la doble trama en videoconferencia, normalmente uno para video en tiempo real y la otro para presentación. H Describe el control de cámara lejana para movimientos PTZ (Pan-Tilt-Zoom) El estándar fue diseñado específicamente con los siguientes objetivos: Basarse en los estándares existentes, incluyendo H.320, RTP y Q.931 Incorporar algunas de las ventajas que las redes de conmutación de paquetes ofrecen para transportar datos en tiempo real.

44 Solucionar la problemática que plantea el envío de datos en tiempo real sobre redes de conmutación de paquetes. 32 Los diseñadores de H.323 saben que los parámetros de la comunicación son distintos de un lugar a otro, entre usuarios y entre compañías y obviamente con el tiempo estos parámetros también cambian; por lo que definieron que las empresas creadoras de equipos agreguen sus propias especificaciones al protocolo y puedan definir otras estructuras de estándares que permiten a los dispositivos adquirir nuevas clases de características o capacidades. Los productos que cumplen con el estándar H.323 pueden interactuar con los productos de otros, permitiendo de esta manera que los usuarios puedan comunicarse sin preocuparse con problemas de compatibilidad. H.323 es un conjunto de estándares que no proporcionan calidad de servicio (QoS). Estas redes son las que predominan hoy en todos los lugares, como redes de paquetes conmutadas TCP/IP e IP sobre Ethernet, Fast Ethernet y Token Ring. Por esto, los estándares H.323 son bloques importantes de construcción para un amplio rango de aplicaciones basadas en redes de paquetes para la comunicación multimedia y el trabajo colaborativo.

45 SIP. Session Initial Protocol es un protocolo de señalización de la capa de aplicación para crear, modificar y terminar sesiones con uno o mas participantes. Estas sesiones consisten en transmisión de voz y video a través de paquetes de red. Las sesiones SIP pueden usar comunicación unicast o multicast en las que participan uno o varios participantes. SIP es un protocolo de texto codificado y altamente expandible. Entre sus principales características resalta el control de llamadas, movilidad, interoperabilidad con los sistemas de telefonía existentes, entre otros. SIP es un protocolo desarrollado por SIP Working Group en conjunto con IETF (Internet Engineeging Task Force). El protocolo es publicado como IETF RFC Este es un protocolo de señalización para establecer las llamadas y conferencias en redes IP. El inicio de la sesión, cambio o término de la misma, son independientes del tipo de medio o aplicación que se estará usando en la llamada; una sesión puede incluir varios tipos de datos, incluyendo audio, video y muchos otros formatos. SIP se originó a mediados de los años 90 (aproximadamente al mismo tiempo que el H.323 se presentaba como un estándar) para facilitar la manera en que la gente podía ver una sesión por multidifusión en IP como el lanzamiento del trasbordador espacial en el MBone. El desarrollo de SIP puede tener tanto impacto como el protocolo estándar HTTP, la tecnología que está detrás de las páginas Web y que permite dentro de una simple página el uso de enlaces o vínculos hacia otros textos, audio o video u otras páginas. Mientras que HTTP cumple con esta integración en una página WWW, SIP integra contenido diverso administrando la sesión. SIP

46 34 se ha reconocido rápidamente como estándar para comunicaciones integrales y aplicaciones que usan la presencia (Presencia significa la atención que una aplicación da a la ubicación y disponibilidad de un usuario) SIP fue modelado después de otros protocolos de Internet basados en texto, como SMTP (correo electrónico) y HTTP (páginas Web) y se diseñó para establecer, cambiar y terminar llamadas entre uno o más usuarios en una red IP de manera independiente al contenido de la llamada. Como HTTP, SIP traslada el control de la aplicación al punto terminal, eliminando la necesidad de funciones centrales de conmutación. Arquitectura SIP Los principales componentes de la arquitectura SIP son: 1. Agente de Usuario SIP El Agente de Usuario es el software SIP en el punto terminal o estación terminal. Funciona como un cliente cuando hace las peticiones de inicio de sesión, y también actúa como un servidor cuando responde a las peticiones de sesión. Por tanto, la arquitectura básica es de naturaleza cliente/servidor. El Agente de Usuario es inteligente, en el sentido que almacena y administra el estado de la llamada. El Agente de Usuario establece las llamadas usando una dirección parecida a las de correo electrónico, o un número telefónico (E.164). Por ejemplo: SIP:usuario@servidor.universidad.edu. Esto hace que los URL de SIP sean fáciles de asociar con la dirección de correo electrónico del usuario. Los Agentes de Usuario pueden aceptar y recibir llamadas de otros Agentes de Usuario son componentes adicionales SIP. Los siguientes elementos dan funcionalidades y niveles de administración extra al esquema SIP.

47 35 2. Servidor SIP a. Servidor Proxy SIP Un tipo de servidor intermedio SIP es el Servidor Proxy SIP. Los Servidores Proxy reenvían peticiones desde el Agente de Usuario hacia el siguiente Servidor SIP, y retienen la información por cuestiones de contabilidad o facturación. Adicionalmente, el Servidor Proxy SIP puede operar en forma constante (como un circuito) o dependiente de la conexión (vía TCP). El Servidor constante SIP puede dirigir las llamadas entrantes hacia diversas extensiones que están activas a la vez y la primera en responder tomará la llamada. Esta capacidad significa que se puede especificar el teléfono SIP en el escritorio, el teléfono móvil SIP y la aplicación de videoconferencia en casa de tipo SIP y todos esos aparatos sonarían cuando llegue una llamada que está tratando de localizar al usuario, de tal forma que al contestar en cualquiera de esos medios se inicia la conversación y los otros dispositivos dejan de sonar. Los Servidores Proxy SIP pueden usar varios métodos para intentar resolver la dirección destino solicitada, incluyendo búsquedas en el DNS, en bases de datos o relevando la labor hacia el siguiente Servidor Proxy. b. Servidor de Redireccionamiento SIP Un segundo tipo de servidor intermedio SIP es el Servidor de Redireccionamiento. El papel de estos servidores es responder a la resolución de nombres y la ubicación del usuario. El Servidor de Redireccionamiento responde a las peticiones de los Agentes de Usuario proporcionando la información acerca de la dirección del servidor requerido, de tal forma que el cliente puede contactar la dirección puntualmente.

48 36 3. Registro SIP El Registro SIP da un servicio de información de ubicación; recibe información del Agente de Usuario y la almacena para proporcionarla a otros Agentes de Usuario. La arquitectura SIP usa el Protocolo para Descripción de Sesión (SDP). SDP fue una herramienta inicial para la conferencia en multidifusión de IP desarrollada para describir sesiones de audio, video y multimedia. De hecho, cualquier tipo MIME (Extensión Multipropósito de Correo en Internet) se puede describir, similar a la facultad de correo electrónico para interpretar todos los tipos de archivos adjuntos en un mensaje. La descripción de sesión se puede usar para negociar los tipos de medios compatibles. Como resultado de esta arquitectura, la dirección SIP del usuario remoto siempre es la misma (por ejemplo: sip:usuario@servidor.universidad.edu) pero en lugar de estar vinculada a una dirección estática se comporta como una dinámica que refleja la ubicación de usuario actualmente. La combinación de Servidores Proxy y de Redireccionamiento SIP da al protocolo una arquitectura flexible; el usuario puede emplear varios esquemas, simultáneamente, para localizar a los usuarios y es lo que convierte a la arquitectura SIP en algo ideal para la movilidad. Aún cuando es usuario remoto está en un dispositivo móvil, el Servidor Proxy y el de Redireccionamiento pueden reenviar la petición de conexión al lugar en donde se encuentra el usuario. Las sesiones pueden incluir a varios participantes, similar a lo que ocurre en una llamada multipunto H.323. Las comunicaciones dentro de una sesión de grupo pueden ser vía multidifusión o una malla de conexiones unidifusión, o una combinación de ambas. Otro resultado de la arquitectura SIP es la manera natural en la que se adapta a un

49 37 ambiente de colaboración ya que permite el uso de varios tipos de datos, aplicaciones, multimedia, etc, con una o más personas. La Arquitectura SIP soporta nuevos tipos de servicios. Cierto tipo de reenvío de llamada permite a los usuarios especificar donde están y las llamadas entrantes serán reenviadas ahí o se puede elegir el reenvío hacia el correo de voz o cualquier máquina contestadora. Los participantes en una llamada pueden controlar el enlace; esto permite que uno o más personas decidan incluir a otro individuo o cancelar una conexión en la llamada. Posibilidad de responder a una llamada con un tipo de medio distinto; esto facilita, por ejemplo, que una secuencia de voz entrante sea respondida con una página Web. Información de Presencia El Agente de Usuario puede emplearse para indicar dónde está presente el usuario (disponible para tomar la llamada) o ausente (no disponible para tomar la llamada) Existe una gran cantidad disponible de productos SIP comerciales y de código abierto. El área comercial se ha enfocado más en los Agentes de Usuario SIP como teléfonos y programas. Algunos ejemplos notables incluyen el Messenger de Microsoft. Una línea de arquitectura SIP más avanzada contiene a los productos de Cisco, PingTel, 3COM y otros. Un conjunto de productos muy interesante es el software de Wave3, que dispone de software para las plataformas Windows y Macintosh. (Este producto será mucho más interesante conforme incorpore codecs estándares de video en los próximos meses) Microsoft

50 38 ha anunciado que no seguirá en el desarrollo de H.323 (adiós a NetMeeting y el Servidor de Conferencias Exchange) y se ha orientado hacia la línea SIP. Windows Messenger convierte a la PC en un teléfono a partir de software (o dispositivo de voz sobre IP) con características adicionales de video, Chat y datos compartidos. Los componentes del servidor SIP están en desarrollo y podrían aparecer en el mercado en breve. Esto se relaciona con un tremendo impacto en la adopción de SIP en el ámbito comercial. Network World Fusion encabezó una prueba de interoperabilidad para Windows Messenger en Enero de 2002, registrando el cliente de Microsoft con un Servidor Proxy SIP de Synamicsoft y generando llamadas desde y hacia un teléfono por IP de Pingtel. Las llamadas no sólo fueron exitosas, sino que la voz tuvo una alta calidad. 3.3 SDP El protocolo SDP (Session Description Protocol) RFC 2327 se utiliza para describir sesiones multicast en tiempo real, siendo útil para invitaciones, anuncios, y cualquier otra forma de inicio de sesiones. La propuesta original de SDP fue diseñada para anunciar información necesaria para los participantes y para aplicaciones de multicast MBONE (Multicast Backbone). Actualmente, su uso está extendido para el anuncio y la negociación de las capacidades de una sesión multimedia en Internet. Debido a que SDP es un protocolo de descripción, los mensajes SDP se pueden transportar mediante distintos protocolos con SIP, SAP, RTSP, correo electrónico con apli-

51 39 caciones MIME o protocolos como HTTP. Como el SIP, el SDP utiliza la codificación del texto. Un mensaje del SDP se compone de una serie de líneas, denominados campos, dónde los nombres son abreviados por una sola letra, y está en una orden requerida para simplificar el análisis. El SDP no fue diseñado para ser fácilmente extensible. SDP se compone principalmente de 4 términos: Conferencia: Es un set de dos o más usuarios de comunicación incluyendo el software que están utilizando. Sesión: Sesión es el emisor y receptor de multimedia y el flujo de la trama de datos. Aviso de la sesión: un aviso de sesión es un mecanismo por el cual se envía una descripción de la sesión a los usuarios en una manera proactiva, es decir, la descripción de la sesión no es solicitada explícitamente por el usuario. Descripción de la sesión: un formato bien definido para enviar suficiente información para descubrir y participar en una sesión multimedia.

52 SCTP Stream Control Transmission Protocol es un protocolo de transporte de punto a punto. El Grupo de Transporte y Señalización (SIGTRAN), que forma parte de la IETF, define SCTP en el estándar RFC 2960 en el año El protocolo está especificado en la RFC 2960, y la RFC 3286 brinda una introducción al mismo. Es un protocolo orientado a la conexión que transporta datos en secuencias independientes de flujo. Las terminaciones de SCTP soportan multi-homing por lo que ocurre redundancia por la interfase en el protocolo. Sin embargo SCTP resuelve errores mediante mecanismos de transmisión selectiva y sirve como buffer del proceso de transmisión de datos. SCTP provee aplicaciones con un rendimiento mejorado, fidelidad y funciones de control. Este protocolo es obligatorio cuando se requiere detección de falla en la conexión y en monitoreo asociado a la conexión. SCTP puede ser implementado en sistemas de red y aplicaciones que entregan voz y datos y soporta los servicios de transmisiones en tiempo real como video y multimedia. SCTP es una alternativa a los protocolos de transporte TCP y UDP pues provee confiabilidad, control de flujo y secuenciación como TCP. Sin embargo, SCTP opcionalmente permite el envío de mensajes fuera de orden y a diferencia de TCP, SCTP es un protocolo orientado al mensaje (similar al envío de datagramas UDP). Las ventajas de SCTP son:

53 41 Capacidad de Multihoming, en la cual uno (o dos) de los extremos de una asociación (conexión) pueden tener más de una dirección IP. Esto permite reaccionar en forma transparente ante fallas en la red. Entrega de los datos en trozos que forman parte de flujos independientes y paralelos eliminando así el problema de head of the line blocking que sufre TCP Es capaz de seleccionar y monitorizar caminos, seleccionando un camino "primario" y verificando constantemente la conectividad de cada uno de los caminos alternativos. Mecanismos de validación y asentimiento como protección ante ataques por inundación, proveyendo notificación de trozos de datos duplicados o perdidos. SCTP fue diseñado inicialmente por el grupo SIGTRAN para transportar señalización telefónica SS7 sobre IP. La intención fue proveer en IP algunos de las características de confiabilidad de SS7. Por su versatilidad luego se ha propuesto utilizarlo en otras áreas, como por ejemplo para transportar mensajes de los protocolo DIAMETER o SIP Funciones de SCTP. Establecimiento y liberación de asociaciones Una asociación SCTP es una relación de comunicación de mensajes entre dos entidades SCTP (comunicación orientada a conexión). Las asociaciones SCTP se establecen a petición del usuario de nivel superior de este protocolo. Para proporcionar protección frente

54 a ataques de denegación de servicio, se emplea un protocolo de establecimiento de asociaciones en cuatro pasos, basado en cookies [RFC2522]. 42 Entrega ordenada dentro del stream dentro del SCTP. Dentro del protocolo SCTP, se utiliza el término stream para referirse a una secuencia de mensajes de usuario que debe entregarse al nivel superior de forma ordenada. El número de streams que se enviarán a través de una asociación se define en el establecimiento de la misma, de forma negociada entre ambos extremos de la comunicación. Los streams son unidireccionales, de forma que para una comunicación bidireccional se deberán definir al menos dos streams en una asociación SCTP. Los mensajes de usuario se asocian a streams determinados, de forma que el extremo receptor SCTP entrega al nivel superior todos los mensajes de un mismostream en el mismo orden en que se enviaron. Sin embargo, no existen restricciones de entrega ordenada entre mensajes de distintos streams de la misma asociación. De esta forma, los mensajes de un stream se pueden seguir entregando aunque otro esté bloqueado esperando el siguiente mensaje. Adicionalmente, SCTP proporciona un mecanismo para no utilizar el servicio de entrega ordenada de mensajes, de forma que los mensajes enviados mediante dicho mecanismo se entregan al nivel superior del destino SCTP tan pronto como se reciben. Formato de paquetes SCTP Un paquete SCTP se compone de una cabecera de 24 octetos y una serie de unidades de información, denominadas chunks. Estas unidades de información pueden conte-

55 43 ner datos de usuario, o instrucciones de control del propio protocolo SCTP (establecimiento y liberación de asociaciones, control de flujo, retransmisiones, etc). Los chunks tienen estructura propia, y presentan una serie de campos, dependiendo del tipo de chunk que sean. En el ámbito de la planificación de una red SS7 sobre IP, el dato más relevante es el tamaño de las cabeceras de los datos de usuario. La cabecera de un chunk de datos de usuario mide 16 octetos, y pueden contener hasta octetos de información del nivel superior. Esto significa que, en principio, cualquier mensaje de cualquier operación MAP, ISUP o CAMEL cabe en un chunk de datos SCTP, incluyendo las cabeceras de los protocolos de adaptación intermedios. Además, SCTP permite transportar varios mensajes de usuario en un único mensaje SCTP, mediante el uso de distintos chunks de datos dentro del mismo mensaje. Validación de paquetes Dentro de la cabecera común de SCTP se incluye un campo de verificación obligatorio, aparte de otro campo de 32 bits con una suma de comprobación (checksum) frente a errores. El valor del campo de verificación obligatorio lo decide el extremo de la comunicación SCTP en el establecimiento de la asociación. De esta forma se consigue más protección frente a comunicaciones con suplantación de identidad. La suma de comprobación se calcula a partir de los datos de la propia cabecera SCTP y la protege frente a errores en la comunicación. Gestion de conexiones

56 44 El usuario del nivel SCTP puede manipular el conjunto de direcciones de transporte destino de los mensajes. La función de gestión de conexiones de SCTP escoge la dirección de transporte destino para cada paquete SCTP que se envía, basándose en las instrucciones del usuario de SCTP y en las direcciones disponibles alcanzables para ese destino SCTP. En periodos de inactividad, la función de gestión de conexiones monitoriza la disponibilidad de los extremos de la comunicación mediante mensajes de comprobación (heartbeats). Si SCTP percibe algún extremo como inalcanzable informa a su usuario de nivel superior. En el establecimiento de la asociación, se define un camino primario para cada extremo SCTP, que es el que se usa en el envío normal de paquetes. En el extremo receptor, la gestión de conexiones se encarga de comprobar la existencia de una asociación SCTP válida a la que pertenece cada paquete SCTP recibido. Fragmentacion de los datos del usuario SCTP posee mecanismos de fragmentación y re-ensamblado de mensajes de usuario para adecuarlos al tamaño requerido por el nivel inferior (IP en el caso de SS7 sobre IP). Control de entrega de mensajes SCTP asigna un número de secuencia de transmisión (TSN) a cada mensaje de datos de usuario, fragmentado o no. El TSN es independiente del stream por el que se envía el mensaje. El extremo receptor envía acuses de recibo (ACK) de todos los TSNs recibidos,

57 aunque no lleguen de forma ordenada. De esta forma, la fiabilidad en la entrega de los mensajes se mantiene funcionalmente separada de la entrega ordenada dentro del stream H.248 (Megaco) Este protocolo se define en la Recomendación H.248 de la ITU-T. El protocolo H.248 o Megaco permite la conmutación de llamadas de voz, fax y multimedia entre la red PSTN y las redes IP de siguiente generación. El protocolo Megaco, que tiene su origen en el protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol, Protocolo de control de puerta de enlace al medio), proporciona un control centralizado de las comunicaciones y servicios multimedia a través de redes basadas en IP. Megaco está adquiriendo solidez en el mercado porque permite una mayor escalabilidad que H.323, y da respuesta a las necesidades técnicas y a las funciones de conferencia multimedia que se pasaron por alto en el protocolo MGCP. Funcionalmente, Megaco es un protocolo de señalización utilizado entre los elementos de una arquitectura distribuida que incluye media gateway y controladores de media gateway (conocidos a menudo como softswitches, gatekeeper o call server) H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y el IETF. Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre si, principalmente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP. H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, ya que un Media Gateway Controller (MGC), controlará

58 varios Media Gateways utilizando H.248, pero será capaz de comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIP MGCP El MGCP es un protocolo maestro/esclavo, donde se espera que los gateways ejecuten comandos enviados por el MGC. El Protocolo de Control de Media Gateway (MGCP) es usado para controlar los gateways de telefonía desde los elementos de control de llamadas externos llamados Media Gateways Controllers (MGC) o Gatekeepers. Un gateway de telefonía es un elemento de red que provee conversión entre las señales de audio transportadas sobre los circuitos telefónicos y los paquetes de datos transportados sobre la internet o sobre otra red de paquetes. MGCP asume una arquitectura de control de llamada, donde la inteligencia del control de la llamada está fuera de los gateways y manejada por un elemento de control de llamada externo. El MGCP asume que estos elementos de control de llamadas o MGC, se sincronizarán entre sí para enviar comandos coherentemente a los gateways que están bajo su control. Lo que se propuso con MGCP fue sacar el control de la señalización del propio gateway (GW), llevándolo a otro elemento, el media gateway controller MGC (que se conoce como softswitch ) que se encargará del control de los media gateways (MG). A nivel de sistemas lo que se ha hecho es desagregar el gatekeeper (GK) en sus equivalentes en el mundo SS7. Esta iniciativa surgió de varios fabricantes con el nombre de

59 47 IPDC (Cisco, Alcatel, 3Com et al.) por un lado y SGCP (Telcordia) por otro; un esfuerzo que el IETF aglutinó bajo la denominación de MGCP y asignada a la responsabilidad del grupo de trabajo Megaco. MGCP es en la fecha de redacción de este documento un documento de trabajo. Tanto IETF como la ITU-T trabajan para llegar a un estándar, el primero bajo la responsabilidad de Megaco y como H.248 para el segundo. En MGCP se puede decir que se ha separado la inteligencia (las funciones de control) de los datos (los contenidos: the media ). Que se trata de un protocolo Maestro/Esclavo. El maestro es el MGC ( softswitch o call agent ) y el esclavo es el MGW (que puede ser un GW de VoIP, un DSLAM, un router MPLS, un teléfono IP,...). Esta es precisamente la característica que más choca con la filosofía (P2P) de SIP. Otra característica interesante es que intenta reproducir el modelo de la PSTN/IN sobre IP (en la Figura 6 se ilustra el escenario típico para un despliegue tipo Internet Telephony que es la aplicación para la que se pensó, al menos en principio esta solución), en contra del modelo distribuido que propone SIP. Como conclusión debemos extraer el hecho de que MGCP no se puede considerar como un competidor de SIP, puesto que ambos resultan complementarios en ciertos aspectos, mientras que son mutuamente excluyentes en otros. Esta idea de dividir el Gateway de voz en varias entidades funcionales se ha propuesto también desde iniciativas como TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks) de la ETSI, con la intención de proporcionar una arquitectura escalable que soporte el servicio de Telefonía IP con la necesaria capacidad para convivir

60 con las redes tradicionales de conmutación de circuitos (SCN, Switched Circuit Networks) como la PSTN SS7 (Signaling System N 7, Q.701-Q.702-Q.703-Q.704-Q.705-Q.706- Q.707 ITU-T) El Sistema de Señalización por Canal Común N 7 o SS7 fue implementado por la CCITT en 1980 (actualmente ITU) con revisiones establecidas de cuatro años. Este estándar define los procedimientos y protocolos con los que los elementos de la red de conmutación telefónica pueden intercambiar información en una red digital de señalización para el establecimiento, ruteo y control de llamadas. En este sistema la señalización se da fuera de banda (en canales dedicados) en vez de ir en banda (en los canales de voz). Cada punto de señalización en la red SS7 se identifica únicamente por su código de punto. Estos códigos son llevados en los mensajes de señalización intercambiados entre los puntos de señalización para identificar el origen y destino de cada mensaje. Existen tres tipos de puntos de señalización. SSP (Puntos de Conmutación de Servicio) Son switches que originan, terminan, o sirven de tandem a llamadas. Este punto de señalización manda mensajes de señalización a otros SSP para establecer, manejar, y liberar circuitos de voz requeridos para completar una llamada. También pueden solicitar información a bases de datos (SCP) para determinar como rutear una llamada.

61 49 STP (Puntos de Transferencia de Señal) Un SCP manda una respuesta al SSP conteniendo los números de ruteo asociados con el número marcado. Pudiendo el SSP usar un número de ruteo alterno si el primero se encuentra ocupado o no se obtiene respuesta en un lapso de tiempo especificado. SCP (Puntos de Control de Servicio, Bases de datos) Son conmutadores de paquetes que se encargan del tráfico de la red, actúan como concentradores de la red al rutear cada mensaje que llega a un enlace de señalización de salida basándose en la información de ruteo contenida en el mensaje SS7. De esta manera los STP proporcionan una mejor utilización de la red SS7 al eliminar la necesidad de enlaces directos entre los puntos de señalización. Las funciones de hardware y software del protocolo SS7 están divididas en niveles, los cuales pueden ser comparados con el modelo OSI de 7 capas como se puede observar a continuación: Figura 3.1 Comparacion Modelo OSI con el Protocolo SS7

62 50 Message Transfer Part (MTP) Ésta se divide en 3 niveles: Nivel MTP 1, es equivalente a la capa física del modelo OSI. Aquí se define las características físicas, eléctricas, y funcionales del enlace de señalización digital. Nivel MTP 2. Se asegura de la exactitud de la transmisión de extremo a extremo de un mensaje a través del enlace de señalización. Proporciona control de flujo, validación de secuencia de mensajes y verificación de error. Cuando ocurre un error en el enlace de señalización el mensaje se retransmite. Nivel MTP 3. Se encarga de rutear los mensajes entre los puntos de señalización en la red SS7. Rerutea tráfico lejos de enlaces y puntos de señalización con fallas y controla tráfico cuando ocurren congestiones. Signaling Connection Control Part (SCCP) (Q.711-Q.712-Q.713-Q.714 ITU-T). La SCCP proporciona funciones adicionales al MTP para soportar servicios de red tanto connection-oriented o connectionless. La combinación entre SCCP y MTP es llamada Network Service Part (NSP). Una de sus funciones es la de traducir direcciones (Global Title Translation), tomar los dígitos marcados y traducirlos a un código de punto de destino (DPC), el cual será utilizado por el MTP3 para rutear entre puntos de señalización. Así pues el objetivo del SCCP es de permitir la transferencia de datos entre nodos (centrales, o cualquier otro elemento de la red), aun cuando no se involucren circuitos de voz.

63 51 TCAP (Transaction Capabilities Application Part, Q.771-Q.774 ITU-T). Esta habilita los servicios avanzados de la Red Inteligente (IN) al soportar el intercambio de información entre puntos de señalización utilizando los servicios connectionless del SCCP. Las Peticiones y Respuestas mandadas entre SSPs y SCPs son llevadas en mensajes TCAP, los cuales están contenidos dentro de la porción SCCP de un MSU. Entre sus aplicaciones están, por ejemplo: Cuando un SSP manda una petición TCAP para determinar el ruteo asociado con un número 800 marcado o para verificar el número de identificación personal de un usuario de tarjeta prepagada. Se utiliza en redes móviles (IS- 41 y GSM), para llevar mensajes entre las centrales móviles y las bases de datos para proporcionar identificación de usuario, equipo y roaming. Operations, Maintenance Applications Part (OMAP) Esta parte define los mensajes y protocolos diseñados para ayudar a los administradores de la red SS7. Lo más desarrollado y difundido de estas capacidades son los procedimientos para validar tablas de ruteo de la red y diagnóstico de problemas con el enlace. OMAP incluye mensajes que utilizan tanto al MTP como al SCCP para ruteo. Telephone User Part (TUP) Fue diseñado principalmente para controlar el establecimiento y liberación de llamadas. Además, define los procedimientos y formatos para características extras (servicios suplementarios), como: Desviación de llamadas

64 52 Grupo Cerrado de Usuarios Identificación de llamadas Conectividad Digital Q.931 ITU- T). ISUP (ISDN user part, Q.761-Q.762-Q.763-Q.764, Q.921-Q.922-Q.923Q.930- ISUP define los procedimientos y funciones usadas dentro de la red para proporcionar a los usuarios con servicios de circuitos conmutados para llamadas de voz y datos. El servicio básico que proporciona ISUP es en el establecimiento y liberación de llamadas. Algunos otros servicios proporcionados por ISUP son: Grupo Cerrado de Usuarios. Identificación de Llamadas. Redireccionar Llamadas. Llamada en Espera. ISUP es una versión mejorada de TUP. 3.8 Protocolos Adicionales IPv4 (Internet Protocol versión 4, RFC 791 IETF) El Protocolo de Internet (IP, según su sigla en inglés) es un conjunto de normas técnicas que define la forma en que las computadoras se comunican dentro de una red. En

65 53 la actualidad existen dos versiones: IP versión 4 (IPv4) e IP versión 6 (IPv6). Las direcciones en IPv4 tienen 32 bits agrupados en 4 grupos de 8 bits, por lo que el conjunto global va de a (el real es más limitado por razones que sobrepasan el objetivo de este documento). Por tanto, idealmente se podrían asignar direcciones. Con esto en mente, quienes diseñaron la IPv4 pensaron que esto sería más que suficiente. El problema está en que las direcciones se asignan en bloques o subredes; o sea, se agrupan, se asignan a alguien (empresa, Universidad, etc.) y todas ellas se consideran ya ocupados (se usen o no). Las agrupaciones clásicas son: Clase A: donde se fija el primer octeto y se dejan los otros tres para que el usuario los maneje. Por ejemplo, se le asigna la subred "30.x.x.x". Las IPs asignadas al usuario son 256*256*256= Clase B: se fijan los dos primeros octetos y los dos restantes quedan para el usuario. Por ejemplo, " x.x". Las IPs asignadas al usuario son 256*256=65536 Clase C: se fijan los tres primeros octetos y el que resta queda para el usuario. Por ejemplo, " x". Las IPs asignadas al usuario son 256. El problema, sobre todo en las primeras fases, fue que se asignaban con mucha facilidad y alegría Clases A y B, con lo que el espacio consumido y, sobre todo, el desperdiciado es muy grande. IPv4 usa direcciones de 32 bits, limitándola a 232 = direcciones únicas, muchas de las cuales están dedicadas a redes locales (LANs). Por el crecimiento

66 54 enorme que ha tenido del Internet (mucho más de lo que esperaba, cuando se diseñó IPv4), combinado con el hecho de que hay desperdicio de direcciones en muchos casos, ya hace varios años se vio que escaseaban las direcciones IPv4. Esta limitación ayudó a estimular el impulso hacia IPv6, que esta actualmente en las primeras fases de implementación, y se espera que termine reemplazando a IPv IPv6 (RFC 2460 IETF) IPv6 es la versión 6 del Protocolo de Internet (Internet Protocol), un estándar del nivel de red encargado de dirigir y encaminar los paquetes a través de una red. IPv6 es el siguiente paso a IPv4 y, entre otras muchas características, soluciona el problema de direccionamiento. Sus características principales son: Mayor espacio de direccionamiento (RFC 2373 o draft de 16/09/2002) Las direcciones pasan de los 32 a 128 bits, o sea de 2^32 direcciones ( ) a 2^128 direcciones ( e38, o sea sobre sixtillones). Esto hace que desaparezcan los problemas de direccionamiento del IPv4 actual y que no sean necesarias técnicas como el NAT para proporcionar conectividad a todos los ordenadores/dispositivos de nuestra red. Por tanto, todos los dispositivos actuales o futuros (ordenadores, PDAs, teléfonos GPRS o UMTS, neveras, lavadoras, etc.) podrán tener conectividad completa a Internet.

67 55 Seguridad (RFC 2401 y RFC 2411) Uno de los grandes problemas achacable a Internet es su falta de seguridad en su diseño base. Este es el motivo por el que han tenido que desarrollarse, por ejemplo, el SSH o SSL, protocolos a nivel de aplicación que añaden una capa de seguridad a las conexiones que pasan a través suyo. IPv6 incluye IPsec, que permite autenticación y encriptación del propio protocolo base, de forma que todas las aplicaciones se pueden beneficiar de ello. Autoconfiguración (RFC 2462, en español) Al igual que ocurría con el punto anterior, en el actual IPv4 han tenido que desarrollarse protocolos a nivel de aplicación que permitiesen a los ordenadores conectados a una red asignarles su datos de conectividad al vuelo. Ejemplos son el DHCP o BootP. IPv6 incluye esta funcionalidad en el protocolo base, la propia pila intenta autoconfigurarse y descubrir el camino de conexión a Internet (router discovery) Movilidad (RFC 3024) Con la movilidad (o roaming) ocurre lo mismo que en los puntos anteriores, una de las características obligatorias de IPv6 es la posibilidad de conexión y desconexión de nuestro ordenador de redes IPv6 y, por tanto, el poder viajar con él sin necesitar otra aplicación que nos permita que ese enchufe/desenchufe se pueda hacer directamente.

68 CAPITULO 4. Análisis comparativo entre los nuevos protocolos para comunicación VoIP y sus versiones anteriores H.323 y SIP Estos protocolos realizan una serie de tareas comunes por lo que, en cierto modo, uno supera al otro y viceversa en ciertos aspectos. Por ejemplo H.323 se planteo inicialmente como una evolución a partir del sistema de señalización SS7 y fue diseñado para el control de señalización en redes de conmutación de circuitos. Por el contrario SIP esta mas cercano a http que usa Internet para la conmutación de paquetes. Así que las redes de nueva generación van a estar basadas sobre SIP y no sobre H.323. Sin embargo tanto en SIP como en H.323 se transporta la información multimedia por medio de RTP, así la elección de un protocolo de control o de otro no influye de manera directa en la calidad con que se ofrecen los servicios. H.323 es considerablemente más complejo que SIP. El primero emplea un centenar de mensajes diferentes codificados en binario. En SIP, los mensajes se componen de manera más sencilla ya que están basados en modo texto y además guardan gran similitud con http tanto en semántica como en sintaxis. Sin embargo hay que tomar en cuenta que a medida que se dan nuevas versiones de SIP sus instrucciones se están volviendo más complejas. Cuando se elige un protocolo no se debe limitar la extensibilidad del sistema, puesto que los operadores se verán en la obligación de aumentar su oferta de servicios con-

69 57 forme se vayan descubriendo nuevas necesidades en los usuarios. En este caso, SIP se considera mas fácilmente extensible también por herencia de http como se puede notar en la extensa red de Internet y sus múltiples servicios. En la actualidad, la voz sobre IP esta dando sus inicios en el país. Sin embargo, es de esperar un gran incremento en el numero de usuarios y de minutos cursados por las redes una vez que el servicio esté plenamente operativo y garantice unos niveles de calidad tales que permitan concebirlo como un alternativa aceptable al servicio telefónico tradicional. Por esta razón se deben implementar soluciones que aseguren una gran escalabilidad como hace SIP gracias a su arquitectura cliente/servidor. H.323 presentan más problemas en ese sentido por su gran complejidad. Una gran diferencia que ha existido desde las primeras versiones de SIP es la velocidad. El inicio de llamadas es mas rápido con SIP que con H.323. La siguiente tabla muestra diferencias mas especificas entre estos dos protocolos. Tabla 3.1 Comparación entre H.323 y SIP H.323 SIP Codificación Binaria (ASN.1) Textual (SigComp) Formatos Series G.XXX y H.XXX, Tipos MIME-IANA MPEG, GSM Ampliabilidad Campos reservados Métodos, cabeceras Autenticación H.235 (Puede usar TLS) Análogo a http Localización Gatekeeper (puede usar DNS DNS) Transporte TCP, UDP TCP,UDP,SCTP,CDP, etc.

70 58 A pesar de que SIP parece estar sustituyendo a H.323 la mayoría de las soluciones comerciales hacen uso de H.323. Esto porque las redes de nueva generación son un concepto relativamente nuevo y no se ha dado un uso extensivo del mismo. La mayoría de los portales que ofrecen comunicaciones de voz a través de Internet emplean soluciones basadas en H.323. Un fabricante de software de primera línea como Microsoft aun usa el H.323 para su programa Netmeeting, el cual permite establecer comunicaciones de voz sobre Internet por medio de una PC. Sin embargo el protocolo SIP ha sido incorporado en diversas funcionalidades del Windows XP y mas recientemente en su versión Vista. 4.2 SCTP y TCP SCTP comenzó a diseñarse en En su diseño inicial se basaba ampliamente en el Protocolo de Control de Transporte (Transport Control Protocol, TCP), el protocolo de transporte fiable por excelencia presente en las redes IP. De hecho, este protocolo se comenzó a diseñar antes siquiera de crearse SIGTRAN, y su objetivo original era subsanar algunos de los problemas encontrados al usar TCP. SCTP tiene un mecanismo para establecer asociaciones (el equivalente a las conexiones de TCP) que le hace inmune al ataque por inundación de datagramas con la bandera de SYN fijada. SCTP utiliza un mecanismo de cuatro pasos en vez de los tres que usa TCP. Esto le permite a los servidores el autenticar la dirección IP fuente del datagrama que tiene la bandera SYN fijada antes de reservar ningún recurso y así imposibilitar este ataque.

71 59 En TCP sólo se pueden establecer conexiones de una dirección IP a otra dirección IP. Una conexión TCP se identifica por la dirección IP y puerto tanto del cliente como del servidor. Así, si una máquina posee diferentes tarjetas de red con sus respectivas direcciones IP asociadas, no puede usar más que una de ellas para establecer una conexión TCP con otra máquina. En SCTP, una asociación se identifica por una serie de direcciones IP y un puerto del cliente, y el conjunto de direcciones IP del servidor y su puerto. De esta manera, en caso de que una de las direcciones IP deje de funcionar, siempre se puede seguir utilizando cualquiera de las otras. Otra innovación frente a TCP es que SCTP puede evitar el bloqueo del principio de la línea (head of line blocking) mediante el uso de flujos (streams). Este bloqueo se da cuando en TCP se envían varios mensajes independientes en datagramas usando una única conexión. En esta caso, aunque un mensaje haya llegado completamente al receptor, éste no se podrá transmitir al usuario antes de que todos los mensajes anteriores hayan llegado también completos. SCTP permite el uso de flujos, que son subconexiones dentro de una asociación SCTP de manera que datagramas dirigidos a flujos distintos se tratan independientemente. Además, con SCTP podemos distinguir diferentes mensajes dentro del flujo de bytes, con lo que el usuario no debe incluir sus propias marcas. Incluso se pueden enviar mensajes de forma que el receptor los pase al usuario, nada más recibirlos, sin guardar el orden en que fueron enviados. Uno de los principales problemas de TCP es que es muy difícil de expandir. Cuando se quiere añadir una nueva característica a TCP, el limitado espacio que se dejó reservado para uso futuro, cuando TCP se diseñó, hace muchas veces que esto no sea posible. SCTP es un protocolo muy abierto que ha sido diseñado para que sea

72 60 extensible por naturaleza. SCTP contiene una serie de funciones básicas, y ha sido pensado para que toda aquella característica adicional que quiera ser añadida en el futuro, pueda incluirse con gran facilidad. 4.4 Ipv4 e Ipv6 La diferencia mas significativa en la reciente versión de IP es el espacio de direcciones que puede ofrecer a los usuarios. Para el año 1977 el Dr. Vinton Cerf, creador de la Internet, indico que 32 bits proporcionaban un direccionamiento suficiente para Internet. Sin embargo, él no previó el gran éxito que iba a lograr este protocolo en los años siguientes. La versión Ipv6 ofrece direcciones ( ) mientras que la versión Ipv4 solamente 2 32 ( ) Además Ipv6 cuenta con seguridad intrínseca en el núcleo del protocolo (IPSEC) y no requiere de parches como lo requería Ipv4 para la seguridad. Para asegurar la calidad de servicio Ipv6 implementa QoS (calidad de servicio) y CoS (clase de servicio) 4.5 MGCP vrs. Megaco A pesar de que Megaco tiene muchos conceptos básicos de su predecesor MGCP es importante recalcar las diferencias que lo hacen un protocolo de mayor fidelidad.

73 61 Ambos protocolos asumen un modelo de conexión con Media Gateway y proveen funciones de interfase para el control de conexiones con los media gateway, sin embargo ambos son bastante diferentes como para crear una relación sencilla a estos protocolos. El modelo del protocolo Megaco simplifica considerablemente la configuración de conexión entre los media gateway y las entidades fuera de los MG. Simplifica el mecanismo por el que MGC puede especificar los flujos de media así como especificar el camino del flujo. Megaco puede proveer mayor soporte al nivel de aplicación de una llamada que MGCP. Por ejemplo, al iniciar una llamada de conferencia entre varios usuarios usando Megaco básicamente se suman varias terminaciones a un contexto (conexión en estrella de varias terminaciones). En el caso de MGCP, el MGC necesita establecer varias conexiones a una terminal conocida como puente de conferencia, lo que significa una mayor complejidad en el modelo de conexión. El modelo de Megaco presenta otra ventaja sobre MGCP en su tipo de conexiones. Tanto las conexiones internas (dentro del MG) como externas (entre MG o Terminales) son iguales, o sea, conexiones Full Duplex. Para MGCP las conexiones externas son en realidad conexiones Half Duplex donde se da la conexión desde un punto terminal hacia un punto fuera de la red. Dado esto para MGCP se requiere de 2 conexiones para establecer una comunicación full duplex. Las conexiones internas en MGCP pueden ser tanto Half como Full Duplex. El modelo de Megaco tambien introduce el concepto de Terminales y Flujos Multiplex que permite desde una sola terminal tener varios flujos de media que pueden ser tanto transmitidos como recibidos en distintos canales.

74 La siguiente tabla muestra un resumen de las diferencias principales en la definición de protocolo entre Megaco y MGCP de acuerdo a las funciones que soporta cada uno. 62 Tabla 3.2 Funciones de Megaco y MGCP Megaco soporta MGCP soporta Crear conexión Terminales ADD (equivalente a Crear conexión) Terminales Sustract (equivalente a Borrar Borrar conexión conexión) Terminales Modificar ( equivalentes a Modificar conexión, Petición de Notificación Configuración de terminal.) Notificar AuditValue (equivalente a AuditEndPoint AuditConnection) Mover Audit Capabilites (Comando nuevo) Modificar conexión Petición de Notificación Configuración de terminal. Notificar AuditEndPoint AuditConnection Mover No Soportado La función borrar conexiones en MGCP borra el flujo de media automáticamente. Megaco usa Substract que elimina únicamente la terminal, después de eliminar cada terminal se borra el nodo de las terminales.

75 63 Audit Capabilities permite que MGC monitoree las capacidades del MG. Por ejemplo, usando esta función el MGC puede determinar los paquetes de datos soportados por el MG. La disponibilidad de este comando introduce flexibilidad que permite diseñar MG de complejidad variable. Los MGC s pueden interoperar con todos los tipos de MG al determinar primero sus capacidades y luego interlazándolas de acuerdo a los datos obtenidos. Este comando no lo soporta MGCP. Megaco introduce el concepto de transacciones que permite que múltiples comandos y sus respuestas puedan ser encapsuladas en un mensaje sencillo de Megaco. MGCP no permite la unión de múltiples comandos, solo permite que un comando sea comunicado a la vez por mensaje. Cada mensaje contiene encabezado, parámetros y descriptor de sesión. Esto significa que Megaco reduce el tiempo de establecimiento de comunicación entre MG y MGC reduciendo el tiempo de establecimiento de un llamada. Ambos MGCP y Megaco direccionan con seguridad. Sin embargo, MGCP solo puede brindar seguridad mediante IPSEC como mecanismo de seguridad. Megaco tiene una opción de seguridad adicional al incluir un encabezado de autenticación que provee seguridad cuando IPSEC no está habilitado. Megaco esta preparado para transmisiones multimedia ya que tiene una forma de mezclar parámetros para audio y video. Esto lo logra gracias al soportar múltiples flujos de media por terminal y por su habilidad de sincronizar los flujos de acuerdo a las propiedades de los nodos terminales. MGCP no tiene la capacidad de mezclar parámetros por lo que no tiene soporte explicito para transmisiones multimedia.

76 64 Megaco soporta la función MOVE que permite que el MGC mueva las terminales de un nodo a otro usando un solo comando. Esto hace más fácil la implementación de servicios adicionales como llamada en espera, en donde el flujo de media de un usuario necesita conectarse a otros flujos en dos diferentes nodos alternados. Una ventaja importante de Megaco es la capacidad de expansión. Cuando se requiere agregar nuevos paquetes de protocolo, en Megaco no es necesario cambiar de versión del protocolo ya que no son parte del texto principal del protocolo. Agregar paquetes es un procedimiento independiente que consiste en el registro de cada paquete. Crear nuevas aplicaciones introduciendo paquetes es mas sencillo que con MGCP que requiere de una nueva versión del protocolo para introducir un paquete.

77 CAPITULO 5. Implementación del protocolo VoIP en Costa Rica. 5.1 Migración a NGN en nuestro país ( condición actual y propuesta de migración) 65 El ICE, en su constante búsqueda por brindar al cliente un mejor servicio acorde con la última tecnología, cuenta con un plan bien conformado para migrar hacia esta tecnología de NGN. Este plan se planteo a inicios de esta década y como primer paso se concretó la adquisición de plataformas de acceso multiservicio para iniciar la unificación de las redes tradicionales PSTN con las redes de banda ancha como ATM bajo un mismo equipo. La arquitectura de red tradicional del país consiste de tres niveles conocidos como centrales de tráfico. Esto se puede apreciar en la siguiente figura: Figura 5.1 Arquitectura de la red telefónica tradicional en Costa Rica.