DISEÑO DE UNA RED APLICANDO PBX E IP

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA UNIDADAD CULHUACAN TESIS DISEÑO DE UNA RED APLICANDO PBX E IP Que como prueba escrita de su examen Profesional para obtener el Título de: Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica Presenta: EDGAR ALTAMIRANO HERNÁNDEZ Asesores: Ing. Guillermo Avalos Arzate Lic. Martha Guadalupe Hernández Cuellar México D.F OCTUBRE 2013.

2 AGRADECIMIENTOS Esta tesis, si bien ha requerido de esfuerzo, no hubiese sido posible su finalización sin la cooperación desinteresada de todas y cada una de las personas que a continuación citaré y muchas de las cuales ha sido un soporte muy fuerte en momentos de angustia y desesperación. Primer y antes que nada, dar gracias a Dios, por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañera durante todo el periodo de estudio. Agradecer hoy y siempre a mi familia y a mis padres Ernesto y Guadalupe quienes me brindaron todo el apoyo, colaboración y cariño sin ningún interés, son las personas por las cuales hoy por hoy puedo afirmas que han estado a mi lado cada día durante estos años. Por último y no menos importantes a mis profesores, que sin su valiosa ayuda y enseñanza esto jamás hubiera sido posible concluir. i

3 JUSTIFICACIÓN En México el 99.8% de las industrias son pequeñas empresas las cuales generan 7 de cada 10 empleos, a su vez genera más de la mitad del Producto Interno Bruto. Considerando que de este porcentaje el 95% se refiere a micro empresas y un 3.9% se consideran medianas empresas. A este sector industrial se han dirigido las miradas debido a la carencia de inversionistas, lo cual los limitan a estar en la vanguardia en tecnología. La falta de acceso a tecnología nueva por parte de las mismas limita el desarrollo e impide su crecimiento, por este motivo, el proyecto se ve dirigido a este sector con el objetivo de poner a su alcance una herramienta tecnológica que le permita tener acceso a la telefonía a un bajo costo, así como una sencilla interacción con los usuario, para que de esta manera se genere una modernización ii

4 OBJETIVO GENERAL Diseñar una red con PBX para aplicaciones de Telefonía VoIP para medianas y pequeñas empresas, migrando de una red telefónica publica conmutada (PSTN) a Telefonía sobre Voz IP (VoIP). OBJETIVOS ESPECIFICOS Configurar aplicaciones de Telefonía sobre VoIP que permita la transferencia de voz. Configuración basada en Software libre de licencias. Reducción de costos de Operación. Realizar llamadas con extensiones locales, remotas y a su vez llamar a la PSTN iii

5 ÍNDICE Página Agradecimientos Justificación I II Objetivos III Capítulo I Aspectos Básicos de la Telefonía Introducción Teléfono IP Conmutación en la red telefónica Conmutación analógica Conmutación de circuitos Conmutación espacial Multiplexión por división de frecuencia (FDM) Conmutación digital Conmutación de paquetes Conmutación temporal Multiplexión por división de tiempo (TDM) Voz sobre IP Estándar VoIP (H.323) PBX Topologías Topología en estrella TCP/IP Nivel físico Nivel de enlace de datos Nivel de internet Nivel de transporte Nivel de aplicación Capas OSI Capa física Enlace de datos Capa de red Capa de transporte Capa de sesión Capa de presentación Capa de aplicación 22

6 Capítulo II Elementos de Implementación de VoIP Arquitectura de protocolos VoIP Protocolos de señalización H SIP (Session Initation Protocol) Diferencia entre SIP y H IAX2 (Inter Asterisk Exchange) Protocolos de transporte RTP( real time transport protocol) RTCP( real time transport control protocol) Codecs UIT G UIT G ilbc Hardware Adaptadores analógicos Teléfonos IP 39 Capítulo III Sistema de Telefonía IP Diseño del sistema Análisis de los equipos Equipos de telefonía IP Teléfonos IP Características del software del servidor Especificaciones técnicas del servidor Las tarjetas TDM Software Instalación de Elastix Encendido automático Instalación de Elastix vía CD Configuración de la tarjeta TDM Configuración a través de una interfaz web Información del sistema Disco duro Red Administración de usuarios Grupos Usuarios 62

7 3.9 Apagado Detección de hardware Respaldar Restaurar Creación de una extensión Extensiones del usuario Configuraciones generales Follow Me Feature Code Admin Parking Lot Configuration Asterisk-CLI Flash Operator Panel Cancelador de eco Dominios Crear dominio Cuentas Crear cuentas Configuración de canales analógicos Instalación y configuración de softphones 76 Capítulo IV Implementación del Sistema VoIP Pruebas Estudio de viabilidad 80 Conclusiones 84 Bibliografía 85 Acrónimos 86 ÍNDICE DE FIGURAS Página Capítulo I Fig. 1.1 Convivencia de teléfonos IP y analógicos 3 Fig. 1.2 Conmutación Espacial 5 Fig. 1.3 Circuito simplificado del conjunto multiplexordemultiplexor analógico 7 Fig. 1.4 TSI 8

8 Fig. 1.5 Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo 9 Fig. 1.6 Topología en estrella 12 Capítulo II Fig. 2.1 Estructura de protocolos de VoIP 25 Fig. 2.2 Fases de una llamada H Fig. 2.3 Intercambios de Mensajes en SIP 30 Fig. 2.4 Comparación Ley µ Vs Ley A 35 Fig. 2.5 Robustez frente a la pérdida de paquetes 37 Fig. 2.6 Comparación de Codecs 37 Fig. 2.7 Convivencia de Teléfonos IP y Analógicos 39 Capítulo III Fig. 3.1 Diagrama Estructural de la Red 41 Fig. 3.2 Telefonía IP 42 Fig. 3.3 Teléfono Astra 9112i 43 Fig. 3.4 Teléfono Linksys SPA Fig. 3.5 Linksys SPA Fig. 3.6 Servidor Vaio 45 Fig. 3.7 Tarjeta TDM Fig. 3.8 Tarjeta TDM800, modulo FXO, modulo FXS y modulo FXS/FXO. 46 Fig. 3.9 Pantalla de inicio BIOS 48 Fig Menu Power Management Setup 49 Fig ELASTIX 50 Fig Configuración de Instalación. 50 Fig Instalación de Asterisk 51 Fig Introducir Usuario y Contraseña 52 Fig Compilar e Instalar 53 Fig Comprobación de la configuración de la tarjeta TDM Fig Modificar zonedata.c 54 Fig Modificar zaptel.c 55 Fig Menu zttool 55 Fig Módulos de la Tarjeta TDM800 Habilitadas 56 Fig Pantalla de inicio Web 57 Fig Pantalla principal Web 57 Fig Valores de memoria del procesador 58 Fig Grafico estadístico de CPU y RAM 58 Fig Estadística del Disco Duro 59 Fig Parámetros de Red 59 Fig Interfaz de redes 60 Fig Edición de Red 61

9 Fig Listado de Grupos 61 Fig Lista de Usuarios 62 Fig Apagado del PBX 63 Fig Detección de Hardware 64 Fig Opción de Respaldo 64 Fig Sistema de Restauración 65 Fig Creación de una nueva extensión 65 Fig Dispositivos para Extensiones 66 Fig Definir Extensiones 67 Fig Opciones generales 69 Fig Follow Me 69 Fig Feature Code Admin 70 Fig Parking Lot 71 Fig ASTERISK-CLI 72 Fig Flash Operator 72 Fig Cancelador de Eco 73 Fig Dominios 74 Fig Crear Dominio 74 Fig Cuentas de 74 Fig Cuenta de 75 Fig Canales Analógicos 76 Fig Softphone x-lite 76 Fig Cuenta SIP 77 Fig Configuración del softphone 77 Capítulo IV Fig. 4.1 Presentación del softphone 78 Tabla 4.1 tabla que muestra los equipo más económicos y con características más básicas 79 Tabla 4.2 Comparativo de costos por empresa 82 Tabla 4.3 Costo del diseño a implementar 83

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11 Capítulo I 1.1 INTRODUCCIÓN Actualmente existen diversas empresas que ofrecen soluciones propietarias de servicios de telefonía IP, entre las cuales se encuentran Cisco con su Call Manager, Avaya con MultiVantage, Alcatel, Mitel, etc. Estas compañías normalmente trabajan con estándares y protocolos propietarios, lo que dificulta su interacción con soluciones de otros fabricantes. En cuanto a soluciones usando protocolos abiertos, existen varias implementaciones, entre las cuales destacan Open PBX, PBX4Linux, YATE, FreeSwitch y Asterisk, siendo la predominante esta última. Desarrollada por Mark Spencer de la empresa Digium, Asterisk implementa todas las funcionalidades de una centralita telefónica (PBX) usando estándares abiertos, por lo que su interoperabilidad está asegurada. 1.2 TELÉFONO IP Son dispositivos que soportan uno o más protocolos de señalización. Entre las marcas más conocidas se encuentran ATCOM, CISCO. SIPURA, etc. Adicionalmente pueden tener otras funciones tales como supresión de silencios o conexión redundante a dos servidores. En la siguiente figura se muestra la convivencia de los teléfonos analógicos como digitales dentro de una red telefónica. Existen dos tipos de teléfonos IP: softphones y hardphones. La diferencia entre uno y otro radica en que mientras el hardphone es un dispositivo físico, tangible, el softphone funciona como cualquier programa de computadora. La principal ventaja de un teléfono IP es la movilidad, ya que se puede cambiar de lugar dentro de la red sin perder su número de extensión. Sin embargo, también existen desventajas, siendo la principal de estas el retardo producido por la codificación-transporte-decodificación en la comunicación entre la red pública y una extensión IP, lo cual produce eco en los teléfonos al oírse los usuarios a sí mismos después de cierto periodo de tiempo, lo cual puede solucionarse fácilmente con canceladores de eco. Diseño de una red aplicando PBX e IP 2

12 Capítulo I Fig. 1.1 Convivencia de teléfonos IP y analógicos. 1.3 CONMUTACIÓN EN LA RED TELEFÓNICA. Una red telefónica consta de trayectorias que conectan nodos de conmutación, de manera de que cada teléfono en la red se puede conectar con cualquier otro que esté conectado a la misma red. La transmisión por medio de estas trayectorias permite que todos y cada uno de los abonados que están conectados a la red se escuchen satisfactoriamente. De este modo la conmutación permite que la red se construya económicamente y concentrando los recursos de transmisión. Estos recursos constituyen las trayectorias que conectan los nodos de conmutación. La conmutación establece una trayectoria entre dos terminales específicas que en telefonía se conocen como abonados. Estas trayectorias son establecidas cada que uno de los usuarios de la red necesita que se establezca la trayectoria hasta otro abonado y se deshace cuando este ya no la necesita. Diseño de una red aplicando PBX e IP 3

13 Capítulo I CONMUTACIÓN ANALÓGICA CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS Cuando un usuario o su ordenador hacen una llamada telefónica, el equipo de conmutación dentro del sistema telefónico busca una trayectoria fiable de cobre que lo conduzca desde su teléfono hasta el teléfono receptor. A esta técnica se le llama conmutación de circuitos. Una propiedad importante de esta técnica es la necesidad de establecer una ruta de extremo a extremo antes de que cualquier conjunto de datos pueda ser enviado, el tiempo transcurrido entre el momento en que se termina de marcar el número y el momento en que se inicia el sonido del timbre del abonado puede ser fácilmente de 10 segundos, como consecuencia de la búsqueda de la ruta entre los abonados, una vez que se ha establecido la conexión, el único retardo entre la transmisión de los datos es el tiempo que tarda la onda electromagnética en propagarse que es de aproximadamente de 6ms por cada 1000 km CONMUTACIÓN ESPACIAL Para la conmutación analógica se utiliza la conmutación de circuitos, es decir, se conmuta la señal analógica proveniente del par abonado por un camino físico de la red de conexión que es único para está conmutación, tal como se ve en la figura siguiente. Fig. 1.2 Conmutación Espacial Diseño de una red aplicando PBX e IP 4

14 Capítulo I Se observa que cada conversación queda materializada por un camino formado por diferentes puntos de cruce en el espacio, por esto se denomina conmutación espacial. Este camino es único para cada conversación; así, en la figura anterior se establece una ruta física para la comunicación A y otra para la comunicación B. estas rutas son independientes y únicas para cada comunicación MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM) FDM es un tipo de Multiplexión utilizada generalmente en sistemas de transmisión analógicos. La forma de funcionamiento es la siguiente: se convierte cada fuente de varias que originalmente ocupaban el mismo espectro de frecuencias, a una banda distinta de frecuencias, y se transmite en forma simultánea por un solo medio de transmisión. Así se pueden transmitir muchos canales de banda relativamente angosta por un solo sistema de transmisión de banda ancha. El FDM es un esquema análogo de multiplexado; la información que entra a un sistema FDM es analógica y permanece analógica durante toda su transmisión. Un ejemplo de FDM es la banda comercial de AM, que ocupa un espectro de frecuencias de 535 a 1605 KHz. Si se transmitiera el audio de cada estación con el espectro original de frecuencias, sería imposible separar una estación de las demás. En lugar de ello, cada estación modula por amplitud una frecuencia distinta de portadora, y produce una señal de doble banda lateral de 10KHz. Hay muchas aplicaciones de FDM, por ejemplo, la FM comercial y las emisoras de televisión, así como los sistemas de telecomunicaciones de alto volumen. Dentro de cualquiera de las bandas de transmisión comercial, las transmisiones de cada estación son independientes de las demás. En la figura siguiente se representa un conjunto multiplexor-demultiplexor por división de frecuencia para tres canales, cada uno de ellos con el ancho de banda típico del canal telefónico analógico (0,3 a 3,4 KHz.). Diseño de una red aplicando PBX e IP 5

15 Capítulo I Fig. 1.3 Circuito simplificado del conjunto multiplexor-demultiplexor analógico En esta figura, se puede ver como la señal de cada uno de los canales modula a una portadora distinta, generada por su correspondiente oscilador (O-1 a O-3). A continuación, los productos de la modulación son filtrados mediante filtros pasa banda, para seleccionar la banda lateral adecuada. En el caso de la figura se selecciona la banda lateral inferior. Finalmente, se combinan las salidas de los tres filtros (F-1 a F-3) y se envían al medio de transmisión que, en este ejemplo, debe tener una de banda de paso comprendida, al menos, entre 8,6 y 19,7 KHz. En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa. Así, mediante los filtros F-4 a F-6, los demoduladores D-1 a D-3 (cuya portadora se obtiene de los osciladores O-4 a O-6) y finalmente a través de los filtros paso bajo F-7 a F-9, que nos seleccionan la banda lateral inferior, volvemos a obtener los canales en su banda de frecuencia de 0,3 a 3,4 KHz CONMUTACIÓN DIGITAL CONMUTACIÓN DE PAQUETES Cuando se utiliza la conmutación de mensaje no hay un establecimiento anticipado de la ruta entre el que envía y el que recibe. En su lugar, cuando el que Diseño de una red aplicando PBX e IP 6

16 Capítulo I envía tiene listo un bloque de datos este se almacena en la primera central de conmutación (un IMP) para expandirse después, dando así solo un salto a la vez. Cada bloque recibe íntegramente, se revisa en busca de errores y se transmite con posterioridad. Por el contrario, en la conmutación de paquetes se fija un límite superior en el tamaño del bloque, lo que permite que los datos sean almacenados en la memoria principal del IMP en lugar de hacerlo en disco, lo cual nos da la seguridad de que ningún usuario podrá monopolizar ninguna línea de transmisión por más de una cuantas decimas de milisegundo, por lo cual las redes de conmutación de paquetes son muy apropiadas para el manejo de tráfico interactivo. La conmutación de paquetes y la conmutación de circuitos difieren en muchos aspectos. La diferencia principal es que a conmutación de circuitos reserva el ancho de banda necesario mientras que la conmutación de paquetes lo adquiere según se necesita. Con la conmutación de circuitos cualquier ancho de banda que no se utilice en un circuito asignado se desperdicia. En la conmutación de paquetes, y debido a que los circuitos nunca están dedicados a una tarea en especial, estos se pueden utilizar por otros paquetes dentro de otro origen, o con destinos que tampoco tienen ninguna relación. Sin embargo, y precisamente porque ninguno de los circuitos está dedicado a una tarea en especial la aparición de una sobrecarga repentina en el tráfico de entrada puede llegar a trastornar un IMP CONMUTACION TEMPORAL En centrales de conmutación temporal las comunicaciones son muestreadas, por lo que cada una utiliza la conexión durante un período corto de tiempo, aumentando la eficiencia en el uso de los recursos. En una central digital, la información de voz es muestreada en 8 b/muestra a 8 kmuestras/s, dando lugar a una transmisión básica de 64 Kb/s. La función básica de un conmutador temporal es la traspasar información de una ranura temporal en una línea a, a otra ranura temporal en una línea b para lo cual necesita de un dispositivo que se encargue de hacer dicho intercambio, este dispositivo es llamado TSI (Time Slot Diseño de una red aplicando PBX e IP 7

17 Capítulo I Interchange) el cual no es más que un intercambiador de canales. A grandes rasgos su funcionamiento es el siguiente: Fig. 1.4 TSI El funcionamiento del TSI es relativamente simple, en cada ranura temporal se realizan dos accesos a la memoria de datos, uno de escritura y uno de lectura, por un lado, se escribe la muestra que accedió al TSI por el enlace de entrada, y por el otro se lee una muestra de la memoria de datos del mismo TSI y se transfiere al enlace saliente. El contador cuenta de forma cíclica de uno hasta c. El funcionamiento del contador es síncrono con el enlace entrante y saliente, de forma que indica k cuando por el enlace entrante está accediendo la ranura k y cuando por el enlace saliente está siendo transferida la ranura k. la indicación del contador se utiliza como un puntero de escritura sobre la memoria de datos y como puntero de lectura sobre la memoria de control. La memoria de datos está compuesta de c registros, cada uno de ellos de 8 biots. Dado a la forma en que se hace funcionar el contador, los registros de la memoria de datos se van escribiendo de forma secuencial, y cuando se ha escrito el último, se vuelve a escribir de nuevo sobre el primero. En cada ranura temporal también se realiza un acceso de lectura a la memoria de datos, y es la memoria de control la encargada de proporcionar el puntero de lectura. Durante la fase de establecimiento de una conexión telefónica, la unidad de control de la central configura en la memoria de control las terminales que participan en la conexión. Cuando los participantes son Diseño de una red aplicando PBX e IP 8

18 Capítulo I las terminales i y j, la unidad de control accede a la memoria de control y se escribe i en el registro j y j en el registro i. una vez configurada la memoria de control, el contenido de los registros i y j no se alteran hasta que se libere la conexión MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM) TDM es la más utilizada en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo). Fig. 1.5 Conjunto multiplexor-demultiplexor por división de tiempo En este circuito, simplificando mucho el proceso, las entradas de seis canales llegan a unos denominados interruptores de canal, los cuales se van cerrando de forma secuencial, controlados por una señal de reloj. De forma que cada canal es conectado al medio de transmisión durante un tiempo determinado por la duración de los impulsos de reloj. Diseño de una red aplicando PBX e IP 9

19 Capítulo I En el extremo distante, el demultiplexor realiza la función inversa, esto es, conecta el medio de transmisión, secuencialmente, con la salida de cada uno de los seis canales mediante interruptores controlados por el reloj del demultiplexor. Este reloj del extremo receptor funciona de forma sincronizada con el del multiplexor del extremo emisor mediante señales de temporización que son transmitidas a través del propio medio de transmisión o por un camino. 1.4 VOZ SOBRE IP Voz sobre Protocolo de Internet, también llamado Voz sobre IP, Voz IP, VoIP (por sus siglas en inglés), o Telefonía IP, es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP (Internet Protocol). Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital en paquetes en lugar de enviarla (en forma digital o analógica) a través de circuitos utilizables solo para telefonía como una compañía telefónica convencional o PSTN (Public Switched Telephone Network, Red Telefónica Pública Conmutada). La señal de voz es enviada al mismo tiempo por la misma línea de transmisión por la que se envían datos, esto significa que ahora una señal analógica como lo es la voz, es tratada como un paquete de datos que puede manipularse digitalmente como tal y por lo tanto puede ser también utilizable en un sistema multiplexado por división de tiempo. 1.5 ESTÁNDAR VOIP (H.323) Fue definido en 1996 por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) proporciona a los diversos fabricantes una serie de normas con el fin de que puedan evolucionar en conjunto, permite controlar el tráfico de la red, por lo que se disminuyen las posibilidades de que se produzcan caídas importantes en el rendimiento. Las redes soportadas en IP presentan las siguientes ventajas: Es independiente del tipo de red física que lo soporta. Permite la integración con las grandes redes de IP actuales. Diseño de una red aplicando PBX e IP 10

20 Capítulo I Es independiente del hardware utilizado. Permite ser implementado tanto en software como en hardware, con la particularidad de que el hardware supondría eliminar el impacto inicial para el usuario común. Permite la integración de Video y TPV 1.6 PBX Los PBX administran el tráfico de llamadas, incluso contabilizan las llamadas para uso financiero y de facturación. Hoy en día una PBX no es más que una computadora especializada, siendo el usuario quien podrá configurar los parámetros de las llamadas entrantes y salientes. Generalmente el usuario conecta el PBX por un único enlace digital, como E1 ó T1, utilizando tan solo 2 pares de cables en lugar de 2n hilos para las n líneas externas contratadas. Generalmente estos enlaces tienen capacidad de portar hasta 30 líneas sin llegar a comprimir la información de la voz lo suficiente como para degradarla. A grandes rasgos un PBX no es otra cosa que un conmutador digital, el cual funciona bajo TDM y conmutación digital, la cual se está bajo los parámetros de la conmutación de paquetes y la conmutación temporal. 1.7 TOPOLOGÍAS. La topología define la estructura de una red. La definición de topología puede dividirse en dos partes. 1. Topología física, que es la disposición real de los cables (los medios). Las topologías físicas que se utilizan comúnmente son de bus, de anillo, en estrella, en estrella extendida, jerárquica y en malla. 2. Topología lógica, que define la forma en que los hosts acceden a los medios. La topología de una red es el patrón de interconexión entre los nodos y un servidor. Existe tanto la topología lógica (la forma en que es regulado el flujo de Diseño de una red aplicando PBX e IP 11

21 Capítulo I los datos), como la física, que es simplemente la manera en que se dispone una red a través de su cableado TOPOLOGIA DE ESTRELLA En este tipo de topología las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de este. Una red en estrella activa tiene un nodo central activo que normalmente tiene los medios para prevenir problemas relacionados con el eco. Se utiliza sobre todo para redes locales. La mayoría de las redes de área local que tienen un enrutador (Router), un conmutador (Switch) o un concentrador (Hub) siguen esta topología. El nodo central en estas sería el enrutador, el conmutador o el concentrador, por el que pasan todos los paquetes. Fig. 1.6 Topología en estrella 1.8 TCP/IP Las comunicaciones involucran a tres elementos importantes: aplicaciones, redes y equipos de cómputo. Las aplicaciones son el intercambio de datos entre dos sistemas computacionales. Los equipos de cómputo están conectados a redes y los datos se transfieren a través de la red desde un equipo a otro. Con estos conceptos en mente la tarea de comunicación se organiza en cinco niveles: Diseño de una red aplicando PBX e IP 12

22 Capítulo I Nivel físico Nivel de acceso a la red Nivel de internet (inter-redes) Nivel de transporte (máquina a máquina) Nivel de aplicación NIVEL FÍSICO El nivel físico describe las características físicas de la comunicación, como las convenciones sobre la naturaleza del medio usado para la comunicación (como las comunicaciones por cable, fibra óptica o radio), y todo lo relativo a los detalles como los conectores, código de canales y modulación, potencias de señal, longitudes de onda, sincronización y temporización y distancias máximas NIVEL DE ENLACE DE DATOS El nivel de enlace de datos especifica cómo son transportados los paquetes sobre el nivel físico, incluyendo los delimitadores (patrones de bits concretos que marcan el comienzo y el fin de cada trama). Ethernet, por ejemplo, incluye campos en la cabecera de la trama que especifican que máquina o máquinas de la red son las destinatarias de la trama. Ejemplos de protocolos de nivel de enlace de datos son Ethernet, Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring y ATM NIVEL DE INTERNET Como fue definido originalmente, el nivel de red soluciona el problema de conseguir transportar paquetes a través de una red sencilla. Ejemplos de protocolos son X.25 y Host/IMP Protocol de ARPANET. Con la llegada del concepto de Internet, nuevas funcionalidades fueron añadidas a este nivel, basadas en el intercambio de datos entre una red origen y una red Diseño de una red aplicando PBX e IP 13

23 Capítulo I destino. Generalmente esto incluye un enrutamiento de paquetes a través de una red de redes, conocida como Internet. En la familia de protocolos de Internet, IP realiza las tareas básicas para conseguir transportar datos desde un origen a un destino. IP puede pasar los datos a una serie de protocolos superiores; cada uno de esos protocolos es identificado con un único "Número de protocolo IP". ICMP y IGMP son los protocolos 1 y 2, respectivamente. Algunos de los protocolos por encima de IP como ICMP (usado para transmitir información de diagnóstico sobre transmisiones IP) e IGMP (usado para dirigir tráfico multicast) van en niveles superiores a IP pero realizan funciones del nivel de red e ilustran una incompatibilidad entre los modelos de Internet y OSI. Todos los protocolos de enrutamiento, como BGP, OSPF, y RIP son realmente también parte del nivel de red, aunque ellos parecen pertenecer a niveles más altos en la pila NIVEL DE TRANSPORTE Los protocolos del nivel de transporte pueden solucionar problemas como la fiabilidad (" alcanzan los datos su destino?") y la seguridad de que los datos llegan en el orden correcto. En el conjunto de protocolos TCP/IP, los protocolos de transporte también determinan a qué aplicación van destinados los datos. Los protocolos de enrutamiento dinámico que técnicamente encajan en el conjunto de protocolos TCP/IP (ya que funcionan sobre IP) son generalmente considerados parte del nivel de red; un ejemplo es OSPF (protocolo IP número 89). TCP (protocolo IP número 6) es un mecanismo de transporte fiable y orientado a conexión, que proporciona un flujo fiable de bytes, que asegura que los datos Diseño de una red aplicando PBX e IP 14

24 Capítulo I llegan completos, sin daños y en orden. TCP realiza continuamente medidas sobre el estado de la red para evitar sobrecargarla con demasiado tráfico. Además, TCP trata de enviar todos los datos correctamente en la secuencia especificada. Esta es una de las principales diferencias con UDP, y puede convertirse en una desventaja en flujos en tiempo real (muy sensibles a la variación del retardo) o aplicaciones de enrutamiento con porcentajes altos de pérdida en el nivel de Internet. Más reciente es SCTP, también un mecanismo fiable y orientado a conexión. Está relacionado con la orientación a byte, y proporciona múltiples sub-flujos multiplexados sobre la misma conexión. También proporciona soporte de multihoming, donde una conexión puede ser representada por múltiples direcciones IP (representando múltiples interfaces físicas), así si hay una falla la conexión no se interrumpe. Fue desarrollado inicialmente para aplicaciones telefónicas (para transportar SS7 sobre IP), pero también fue usado para otras aplicaciones. UDP (protocolo IP número 17) es un protocolo de datagramas sin conexión. Es un protocolo no fiable (best effort al igual que IP) - no porque sea particularmente malo, sino porque no verifica que los paquetes lleguen a su destino, y no da garantías de que lleguen en orden. Si una aplicación requiere estas características, debe llevarlas a cabo por sí misma o usar TCP. UDP es usado normalmente para aplicaciones de streaming (audio, video, etc.) donde la llegada a tiempo de los paquetes es más importante que la fiabilidad, o para aplicaciones simples de tipo petición/respuesta como el servicio DNS, donde la sobrecarga de las cabeceras que aportan la fiabilidad es desproporcionada para el tamaño de los paquetes. Diseño de una red aplicando PBX e IP 15

25 Capítulo I DCCP está actualmente bajo desarrollo por el IETF. Proporciona semántica de control para flujos TCP, mientras de cara al usuario se da un servicio de datagramas UDP. TCP y UDP: son usados para dar servicio a una serie de aplicaciones de alto nivel. Las aplicaciones con una dirección de red dada son distinguibles entre sí por su número de puerto TCP o UDP. Por convención, los puertos bien conocidos (wellknown ports) son asociados con aplicaciones específicas. RTP es un protocolo de datagramas que ha sido diseñado para datos en tiempo real como el streaming de audio y video que se monta sobre UDP NIVEL DE APLICACIÓN El nivel de aplicación es el nivel que los programas más comunes utilizan para comunicarse a través de una red con otros programas. Los procesos que acontecen en este nivel son aplicaciones específicas que pasan los datos al nivel de aplicación en el formato que internamente use el programa y es codificado de acuerdo con un protocolo estándar. Algunos programas específicos se considera que se ejecutan en este nivel. Proporcionan servicios que directamente trabajan con las aplicaciones de usuario. Estos programas y sus correspondientes protocolos incluyen a HTTP (HyperText Transfer Protocol), FTP (Transferencia de archivos), SMTP (correo electrónico), SSH (Login Remoto Seguro), DNS (Resolución de nombres de dominio) y a muchos otros. Una vez que los datos de la aplicación han sido codificados en un protocolo estándar del nivel de aplicación son pasados hacia abajo al siguiente nivel de la pila de protocolos TCP/IP. Diseño de una red aplicando PBX e IP 16

26 Capítulo I En el nivel de transporte, las aplicaciones normalmente hacen uso de TCP y UDP, y son habitualmente asociados a un número de puerto bien conocido (well-known port). Los puertos fueron asignados originalmente por la IANA. 1.9 CAPAS OSI El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) lanzado en 1984 fue el modelo de red descriptivo creado por ISO; esto es, un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones. Los niveles de los que está formado el modelo son los siguientes: Nivel físico Nivel de enlace da datos Nivel de red Nivel de transporte Nivel de sesión Nivel de presentación Nivel de aplicación Como se anteriormente se hizo con el modelo TCP/IP, solo se explicarán los niveles que están directamente involucrados con nuestro proyecto CAPA FÍSICA La Capa Física del modelo de referencia OSI es la que se encarga de las conexiones físicas de la computadora hacia la red, tanto en lo que se refiere al medio físico (medios guiados: cable coaxial, cable de par trenzado, fibra óptica y otros tipos de cables; medios no guiados: radio, infrarrojos, microondas, láser y otras redes inalámbricas); características del medio ( tipo de cable o calidad del mismo; tipo de conectores normalizados o en su caso tipo de antena; etc.) y la forma en la que se transmite la información (codificación de señal, niveles de tensión/intensidad de corriente eléctrica, modulación, tasa binaria, etc.) Diseño de una red aplicando PBX e IP 17

27 Capítulo I Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es uní o bidireccional (simplex, dúplex o full-dúplex). También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas/electromagnéticas. Se encarga de transformar una trama de datos proveniente del nivel de enlace en una señal adecuada al medio físico utilizado en la transmisión. Estos impulsos pueden ser eléctricos (transmisión por cable) o electromagnéticos (transmisión sin cables). Estos últimos, dependiendo de la frecuencia / longitud de onda de la señal pueden ser ópticos, de micro-ondas o de radio. Cuando actúa en modo recepción el trabajo es inverso; se encarga de transformar la señal transmitida en tramas de datos binarios que serán entregados al nivel de enlace. Sus principales funciones se pueden resumir como: Definir el medio o medios físicos por los que va a viajar la comunicación: cable de pares trenzados, coaxial, guías de onda, aire, fibra óptica. Definir las características materiales (componentes y conectores mecánicos) y eléctricas (niveles de tensión) que se van a usar en la transmisión de los datos por los medios físicos. Definir las características funcionales de la interfaz (establecimiento, mantenimiento y liberación del enlace físico). Transmitir el flujo de bits a través del medio. Manejar las señales eléctricas/electromagnéticas Especificar cables, conectores y componentes de interfaz con el medio de transmisión, polos en un enchufe, etc. Garantizar la conexión (aunque no la fiabilidad de ésta). Diseño de una red aplicando PBX e IP 18

28 Capítulo I ENLACE DE DATOS Cualquier medio de transmisión debe ser capaz de proporcionar una transmisión sin errores, es decir, un tránsito de datos fiable a través de un enlace físico. Debe crear y reconocer los límites de las tramas, así como resolver los problemas derivados del deterioro, pérdida o duplicidad de las tramas. También puede incluir algún mecanismo de regulación del tráfico que evite la saturación de un receptor que sea más lento que el emisor. La capa de enlace de datos se ocupa del direccionamiento físico, de la topología de la red, del acceso a la red, de la notificación de errores, de la distribución ordenada de tramas y del control del flujo. Se hace un direccionamiento de los datos en la red ya sea en la distribución adecuada desde un emisor a un receptor, la notificación de errores, de la topología de la red de cualquier tipo. La tarjeta NIC (Network Interface Card, Tarjeta de Interfaz de Red en español o Tarjeta de Red) que se encarga que tengamos conexión, posee una dirección MAC (control de acceso al medio) y la LLC (control de enlace lógico) CAPA DE RED El cometido de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan en castellano encaminadores, aunque es más frecuente encontrar el nombre inglés routers y, en ocasiones enrutadores. Adicionalmente la capa de red lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red (similar a un atasco en un cruce importante en una ciudad grande). La PDU de la capa 3 es el paquete. Diseño de una red aplicando PBX e IP 19

29 Capítulo I Los Routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como Switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. Los firewalls actúan sobre esta capa principalmente, para descartar direcciones de maquinas. A este nivel se determina la ruta de los datos (Direccionamiento físico) y su receptor final IP CAPA DE TRANSPORTE Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica a destacar es que debe aislar a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación. En esta capa se proveen servicios de conexión para la capa de sesión que serán utilizados finalmente por los usuarios de la red al enviar y recibir paquetes. Estos servicios estarán asociados al tipo de comunicación empleada, la cual puede ser diferente según el requerimiento que se le haga a la capa de transporte. Por ejemplo, la comunicación puede ser manejada para que los paquetes sean entregados en el orden exacto en que se enviaron, asegurando una comunicación punto a punto libre de errores, o sin tener en cuenta el orden de envío. Una de las dos modalidades debe establecerse antes de comenzar la comunicación para que una sesión determinada envíe paquetes, y ése será el tipo de servicio brindado por la capa de transporte hasta que la sesión finalice. De la explicación del funcionamiento de esta capa se desprende que no está tan encadenada a capas inferiores como en el caso de las capas 1 a 3, sino que el servicio a prestar se determina cada vez que una sesión desea establecer una comunicación. Todo el servicio que presta la capa está gestionado por las cabeceras que agrega al paquete a transmitir. Diseño de una red aplicando PBX e IP 20

30 Capítulo I CAPA DE SESIÓN Esta capa establece, gestiona y finaliza las conexiones entre usuarios (procesos o aplicaciones) finales. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son: Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor (quién transmite, quién escucha y seguimiento de ésta). Control de la concurrencia (que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo). Mantener puntos de verificación (checkpoints), que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio. Por lo tanto, el servicio provisto por esta capa es la capacidad de asegurar que, dada una sesión establecida entre dos máquinas, la misma se pueda efectuar para las operaciones definidas de principio a fin, reanudándolas en caso de interrupción. En muchos casos, los servicios de la capa de sesión son parcial o totalmente prescindibles CAPA DE PRESENTACIÓN El objetivo de la capa de presentación es encargarse de la representación de la información, de manera que aunque distintos equipos puedan tener diferentes representaciones internas de caracteres (ASCII, Unicode, EBCDIC), números (little-endian tipo Intel, big-endian tipo Motorola), sonido o imágenes, los datos lleguen de manera reconocible. Esta capa es la primera en trabajar más el contenido de la comunicación que en cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas. Por lo tanto, podemos resumir definiendo a esta capa como la encargada de manejar las estructuras de datos abstractas y realizar las conversiones de representación de datos necesarias para la correcta interpretación de los mismos. Diseño de una red aplicando PBX e IP 21

31 Capítulo I Esta capa también permite cifrar los datos y comprimirlos. En pocas palabras es un traductor CAPA DE APLICACIÓN Ofrece a las aplicaciones (de usuario o no) la posibilidad de acceder a los servicios de las demás capas y define los protocolos que utilizan las aplicaciones para intercambiar datos, como correo electrónico (POP y SMTP), gestores de bases de datos y servidor de ficheros (FTP). Hay tantos protocolos como aplicaciones distintas y puesto que continuamente se desarrollan nuevas aplicaciones el número de protocolos crece sin parar. Cabe aclarar que el usuario normalmente no interactúa directamente con el nivel de aplicación. Suele interactuar con programas que a su vez interactúan con el nivel de aplicación pero ocultando la complejidad subyacente. Así por ejemplo un usuario no manda una petición "HTTP/1.0 GET index.html" para conseguir una página en html, ni lee directamente el código html/xml. Entre los protocolos (refiriéndose a protocolos genéricos, no a protocolos de la capa de aplicación de OSI) más conocidos destacan: HTTP (HyperText Transfer Protocol) el protocolo bajo la www FTP (File Transfer Protocol) ( FTAM, fuera de TCP/IP) transferencia de ficheros SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) (X.400 fuera de TCP/IP) envío y distribución de correo electrónico POP (Post Office Protocol)/IMAP: reparto de correo al usuario final SSH (Secure SHell) principalmente terminal remoto, aunque en realidad cifra casi cualquier tipo de transmisión. Telnet otro terminal remoto, ha caído en desuso por su inseguridad intrínseca, ya que las claves viajan sin cifrar por la red. Diseño de una red aplicando PBX e IP 22

32 Capítulo I Hay otros protocolos de nivel de aplicación que facilitan el uso y administración de la red: SNMP (Simple Network Management Protocol) DNS (Domain Name System) Diseño de una red aplicando PBX e IP 23

33 Capítulo II Diseño de una red aplicando PBX e IP 24

34 Capítulo II 2.1 ARQUITECTURA DE PROTOCOLOS DE VOIP La figura 2.1 muestra la estructura de los protocolos usados en VoIP. Se puede diferenciar entre los protocolos de señalización (H.323, SIP) y los protocolos de transporte (RTCP, RTP, RTSP). Fig. 2.1 Estructura de protocolos de VoIP PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN De acuerdo a la UIT en su recomendación H.323, el protocolo de señalización se encarga de los mensajes y procedimientos utilizados para establecer una comunicación, pedir cambios de tasa de bits de la llamada, obtener el estado de los puntos extremos y desconectar la llamada H.323 H.323 es un estándar que norma todos los procedimientos para lograr Sistemas Audiovisuales y Multimedios, por lo que engloba varios protocolos y estándares. Uno de estos procedimientos es la señalización de la llamada. H.323 propone dos tipos de señalización: Diseño de una red aplicando PBX e IP 25

35 Capítulo II Señalización de control de llamada (H.225.0): Este protocolo tiene dos funcionalidades. Si existe un gatekeeper en la red, define como un terminal se registra con él. Este proceso se denomina RAS (Registration, Admission and Status) y usa un canal separado (canal RAS). Si no existiese un gatekeeper, define la forma como dos terminales pueden establecer o terminar llamadas entre sí (Señalización de Llamada). En este último caso se basa en la recomendación Q.931. (Esta norma establece el procedimiento de establecimiento de llamada en RDSI) Señalización de control de canal (H.245): Una vez que se ha establecido la conexión entre dos terminales usando H.225, se usa el protocolo H.245 para establecer los canales lógicos a través de los cuales se transmite la media. Para ello define el intercambio de capacidades (tasa de bits máxima, codecs, etc.) de los terminales presentes en la comunicación. Se usa RAS siempre y cuando un Gatekeeper esté presente en la red. El Gatekeeper es un componente opcional cuya función principal es el control de admisión. Es un intermediario entre los puntos terminales que permite el establecimiento de llamadas entre estos. También puede enrutar la señalización hacia otro dispositivo para implementar funciones como desvío de llamadas. Una llamada H.323 se caracteriza por las siguientes fases de señalización Establecimiento de la comunicación. Primero se tiene que registrar y solicitar admisión al Gatekeeper, para lo cual se usan los mensajes RAS. Luego, el usuario que desea establecer la comunicación envía un mensaje de SETUP, el llamado contesta con un mensaje de CallProceeding. Para poder seguir con el proceso, este terminal también debe solicitar admisión al Gatekeeper con los mensajes RAS y, una vez admitido, envía el Alerting indicando el inicio del establecimiento de la comunicación. Diseño de una red aplicando PBX e IP 26

36 Capítulo II Este mensaje Alerting es similar al Ring Back Tone de las redes telefónicas actuales. Cuando el usuario descuelga el teléfono, se envía un mensaje de Connect. Señalización de Control. En esta fase se abre una negociación mediante el protocolo H.245 (control de canal). El intercambio de los mensajes (petición y respuesta) entre los dos terminales establece quién será maestro y quién esclavo, así como también sus capacidades y los codecs de audio y video soportados (Mensajes TCS, Terminal Capability Set). Como punto final de esta negociación se abre el canal de comunicación (direcciones IP, puerto) (Mensajes OLC, Open Logical Channel). RTP/RTCP. Audio: los terminales inician la comunicación mediante el protocolo Desconexión. Por último, cualquiera de los participantes activos en la comunicación puede iniciar el proceso de finalización de llamada mediante los mensajes Close Logical Channel (CLC) y End Session Command (ESC). Una vez hecho esto, ambos terminales tienen que informarle al Gatekeeper sobre el fin de la comunicación. Para ello se usan los mensajes RAS DRQ (Disengage Request) y DCF (Disengage Confirm). Diseño de una red aplicando PBX e IP 27

37 Capítulo II Fig. 2.2 Fases de una llamada H SIP (SESSION INITIATION PROTOCOL) A diferencia de H.323, SIP tiene su origen en la comunidad IP, específicamente en la IETF (Internet Engineering Task Force); y no en la industria de las Telecomunicaciones. Se tomará esta última RFC como base para el estudio. SIP es similar al HTTP en muchos sentidos, incluso tiene algunos mensajes de error en común, como el 404 no encontrado (404 not found) y el 403 servidor ocupado (403 Server Busy). Los componentes presentes en SIP son: Diseño de una red aplicando PBX e IP 28

38 Capítulo II 1. Agentes de Usuario (User Agent, UA): Existen dos tipos de agentes de usuario, los cuales están presentes siempre, y permiten la comunicación cliente-servidor: a. Agente de usuario cliente (UAC): El UAC genera peticiones SIP y recibe respuestas. b. Agente de usuario servidor (UAS): El UAS responde a las peticiones SIP. 2. Servidores SIP: Existen tres clases lógicas de servidores. Un servidor puede tener una o más de estas clases. Estas clases son las siguientes: a. Servidor de Redirección (Redirect Server): Reencamina las peticiones que recibe hacia el próximo servidor. b. Servidor Proxy (Proxy Server): Corren un programa intermediario que actúa tanto de servidor como de cliente para poder establecer llamadas entre los usuarios. c. Servidor de Registro (Registrar Server): Hace la correspondencia entre direcciones SIP y direcciones IP. Este servidor solo acepta mensajes REGISTER, lo que hace fácil la localización de los usuarios, pues el usuario donde se encuentre siempre tiene que registrarse en el servidor. Se define dos tipos de mensajes SIP: Peticiones y Respuestas. 1. Peticiones SIP. Se definen 6 métodos básicos: a. INVITE: Permite invitar un usuario a participar en una sesión o para modificar parámetros de una sesión ya existente. b. ACK: Confirma el establecimiento de la sesión. c. OPTION: Solicita información de algún servidor en particular. d. BYE: Indica término de una sesión. e. CANCEL: Cancela una petición pendiente. f. REGISTER: Registra al Agente de Usuario. Diseño de una red aplicando PBX e IP 29

39 Capítulo II 2. Respuestas SIP: Existen también mensajes SIP como respuesta a las peticiones. Existen 6 tipos de respuestas, que se diferencian por el primer dígito de su código. Estas son: a. 1xx: Mensajes provisionales. b. 2xx: Respuestas de éxito. c. 3xx: Respuestas de redirección. d. 4xx: Respuestas de fallas de método e. 5xx: Respuestas de fallas de servidor. f. 6xx: Respuestas de fallas globales. Fig. 2.3 Intercambios de Mensajes en SIP Diseño de una red aplicando PBX e IP 30

40 Capítulo II Las dos primeras transacciones tienen que ver con el registro de usuarios. El punto medio es el servidor que en esta etapa actúa como servidor de registro. La siguiente transacción establece el inicio de sesión. El Usuario A (llamante) le manda un INVITE al Usuario B (llamado) a través del servidor, que redirecciona la llamada a este último. La sesión se establece cuando ambos puntos mandan la confirmación. Cuando la sesión se ha establecido, entra a funcionar el protocolo de transporte (RTP, Real-time Transport Protocol), que es el encargado del transporte de la voz. Cuando alguien quiere terminar la comunicación, manda la petición BYE que el servidor lo redirecciona al otro punto. Luego, este último envía la confirmación, terminando así la sesión. Cualquiera de los participantes puede terminar la conversación en cualquier momento DIFERENCIA ENTRE SIP Y H.323 La principal diferencia es la velocidad: SIP hace en una sola transacción lo que H.323 hace en varios intercambios de mensajes. Adicionalmente, SIP usa UDP mientras que H.323 debe usar necesariamente TCP para la señalización lo que origina que una llamada SIP sea atendida más rápido. Otra diferencia importante es que H.323 define canales lógicos antes de enviar los datos, mientras que una unidad SIP simplemente publicita los codecs que soporta, más no define canales, lo que puede generar saturación de tráfico en casos de muchos usuarios, pues no se separa la tasa de bits necesaria para la comunicación. Diseño de una red aplicando PBX e IP 31

41 Capítulo II IAX2 (INTER ASTERISK EXCHANGE) El objetivo con el que se creó este protocolo fue minimizar la tasa de bits requerida en las comunicaciones VoIP y tener un soporte nativo para traspasar dispositivos de NAT (Network Address Translation). En otras palabras, provee soluciones a los problemas dados en SIP y H.323. Fue creado por Mark Spencer, quien también participó en la codificación de Asterisk. IAX2 usa un único puerto UDP (4569) para transmitir tanto señalización como datos. El tráfico de voz es transmitido en banda (in-band), es decir, los datos de voz van encapsulados en el protocolo; SIP, en cambio, se basa del protocolo RTP para la transmisión de los datos (su transmisión es out-band).esto le permite al protocolo IAX2 prácticamente transportar cualquier tipo de dato. Otra característica de IAX2 es que soporta Trunking; es decir, un solo enlace puede enviar datos y señalización de varios canales. Cuando se hace Trunking, un solo datagrama IP puede contener información de varias llamadas sin crear latencia adicional. Esto genera una disminución de la tasa de bits y del retraso de los paquetes debido a que ahorra enviar varias veces la cabecera IP. Todas estas características del IAX2 se deben a que en su diseño se basaron en muchos estándares de señalización y de transmisión de datos, quedándose solo con lo mejor de cada uno. Algunos protocolos tomados como base para el IAX2 son: SIP, MGCP y RTP (Real-time Transfer Protocol) PROTOCOLOS DE TRANSPORTE RTP (REAL-TIME TRANSPORT PROTOCOL) Este protocolo define un formato de paquete para llevar audio y video a través de Internet. Está descrito en [RFC3550]. Este protocolo no usa un puerto UDP determinado, la única regla que sigue es que las comunicaciones UDP se hacen Diseño de una red aplicando PBX e IP 32

42 Capítulo II vía un puerto impar y el siguiente puerto par sirve para el protocolo de Control RTP. La inicialización de la llamada normalmente se hace por el protocolo SIP o H.323. El hecho de que RTP use un rango dinámico de puertos hace difícil su paso por dispositivos NAT y firewalls, por lo que se necesita usar un servidor STUN (Simple Traversal of UDP over NAT). STUN es un protocolo de red que permite a los clientes que estén detrás de un NAT saber su dirección IP pública, el tipo de NAT en el que se encuentran y el puerto público asociado a un puerto particular local por el NAT correspondiente. Esta información se usa para iniciar comunicaciones UDP entre dos hosts que están detrás de dispositivos de NAT. Las aplicaciones que usan RTP son menos sensibles a la pérdida de paquetes, pero son típicamente muy sensibles a retardos, por lo que se usa UDP para esas aplicaciones. Por otro lado, RTP no proporciona calidad de servicio, pero este problema se resuelve usando otros mecanismos, como el marcado de paquetes o independientemente en cada nodo de la red RTCP (REAL-TIME TRANSPORT CONTROL PROTOCOL) El protocolo de control RTP se basa en la transmisión de paquetes de control fuera de banda a todos los nodos participantes en la sesión. Tiene 3 funciones principales: Provee realimentación en la calidad de la data. Utiliza nombres canónicos (CNAME) para identificar a cada usuario durante una sesión. Como cada participante envía sus tramas de control a los demás, cada usuario sabe el número total de participantes. Diseño de una red aplicando PBX e IP 33

43 Capítulo II Este número se usa para calcular la tasa a la cual se van a enviar los paquetes. Más usuarios en una sesión significan que una fuente individual podrá enviar paquetes a una menor tasa de bits. 2.2 CODECS Codec viene de Codificador-Decodificador. Describe una implementación basada en software o hardware para la transmisión correcta de un flujo de datos. Se estudiará solamente los codecs de voz UIT G.711 G.711 tiene una tasa de transmisión alta (64 Kbps). Desarrollado por la UIT, es el codec nativo de redes digitales modernas de teléfonos. Formalmente estandarizado en 1988, este codec, también llamado PCM, tiene un tasa de muestreo de 8000 muestras por segundo, lo que permite un ancho de banda total para la voz de 4000 Hz. Cada muestra se codifica en 8 bits, luego la tasa de transmisión total es de 64 Kbps [WOO1998]. Existen dos versiones de este codec: Ley-A (A-law) y Ley-µ (µ-law). La segunda se usa en Estados Unidos y Japón mientras que la primera se usa en el resto del mundo, incluida Latinoamérica. La diferencia entre ellas es la forma como la señal es muestreada. Las ecuaciones de muestreo son las siguientes: Ley-A: y = Ax Para 1+lnA y 1 (1) A y = 1+ln Ax 1+lnA Para 1 A x 1 (2) Diseño de una red aplicando PBX e IP 34

44 Capítulo II Ley µ y = ln(1+ µx ln (1+µ) (3) Fig. 2.4 Comparación Ley µ Vs Ley A Los valores de µ y de A están estandarizados por la UIT y son µ=255 para el caso de la ley-µ y de A=100 para el caso de la ley-a. La forma logarítmica refuerza las muestras más pequeñas de la entrada con el fin de protegerlas del ruido. El uso de G.711 para VoIP ofrece la mejor calidad (no realiza compresión en la codificación), por lo que suena igual que un teléfono analógico o RDSI. Esto se comprueba con la medida del MOS. El MOS (Mean Opinion Score) es una medida cualitativa de la calidad de la voz. Un MOS de 5 indica una comunicación con calidad excelente mientras que un MOS de 0 indica una calidad pésima. G.711 tiene el MOS más alto de todos los codecs en condiciones ideales (sin pérdida de paquetes), con un MOS de 4.1. También presenta el menor retardo debido a que no hay un uso extensivo del CPU (no hay compresión de datos). Diseño de una red aplicando PBX e IP 35

45 Capítulo II El inconveniente principal es que necesita mayor tasa de bits que otros codecs, aproximadamente 80 Kbps incluyendo toda la cabecera TCP/IP. Sin embargo, con un acceso de alta velocidad, esto no debería ser mayor problema. Este codec es soportado por la mayoría de compañías de VoIP, tales como proveedores de servicio y fabricantes de equipos UIT G.729 Este codec comprime la señal en períodos de 10 milisegundos. No puede transportar tonos como DTMF o fax. G.729 se usa principalmente en aplicaciones VoIP por su poca tasa de bits (8 Kbps). Existen extensiones de la norma que permiten tasas de 6.4 y 11.8 Kbps para peor y mejor calidad de voz, respectivamente. Idealmente presenta un MOS de 3.8. El uso de aplicaciones usando este codec requiere una licencia. Sin embargo existen implementaciones gratuitas para uso no comercial ilbc ilbc (Internet Low Bit-Rate Codec) es un codec de voz de banda estrecha libre (se puede usar sin el pago de regalías). [RFC3951] describe todo el proceso de codificación y decodificación. La señal de voz es muestreada a 8 KHz., y el algoritmo usa una codificación predictiva lineal (LPC). Soporta dos tamaños de cuadro: 20 ms a 15.2 Kbps y 30 ms a Kbps. La figura 3.5 muestra un estudio realizado por la empresa DynStat en el cual se comparan los protocolos ilbc, G.729 y G en base a su robustez frente a la pérdida de paquetes. Para esto se midió el MOS conforme se iban perdiendo los paquetes. Al inicio de la prueba, Diseño de una red aplicando PBX e IP 36

46 Capítulo II ilbc presentó un MOS similar al G.729, y conforme se fueron perdiendo los paquetes presentó una mejor calidad. Fig. 2.5 Robustez frente a la pérdida de paquetes Nombre Organinizmo G.711 UIT G.729 UIT GSM ETSI ilbc Descripcion de Bit Frecuencia Tamano de Observaciones Rate (Kbps) MOS ideal de Muestreo Cuadro (ms) Pulse Code Modulation (PCM) 64 8 Muestreada Ley A Ley µ 4.1 Conjugate structure algebraic code excited linear prediction (CS- ACELP) Bajo retardo (15 mas) 3.8 Regulare pulso excitation long term prediction (RPE-LTP) Usado por GSM Linear predictive coding (LPC) 15.2, , Fig. 2.6 Comparación de Codecs Diseño de una red aplicando PBX e IP 37

47 Capítulo II 2.3 HARDWARE Los dispositivos usados por el usuario para comunicarse a través de la red de telefonía IP. Son básicamente dos tipos: Adaptadores analógicos y teléfonos IP propiamente dichos ADAPTADORES ANALÓGICOS Son dispositivos con una interfaz para conectar un teléfono analógico (slot para conector RJ-11) y otra interfaz para conectar a la red (slot para conector RJ-45). Básicamente su función es la de proveer señalización FXO a los teléfonos, es decir, se comporta como un dispositivo FXS. Se explicará brevemente estos dos términos. FXO: Foreign exchange Office, es la interfaz que se conecta a la red de Telefonía Básica (RTB, PSTN) o a una PBX y normalmente está presente en todos los teléfonos analógicos. Recibe la señalización dada por la FXS. FXS: Foreign exchange Subscriber, es la interfaz que se conecta directamente a un teléfono analógico y le brinda tono de timbrado y voltaje, entre otras cosas. En un escenario convencional (telefonía analógica), el FXS está en la central de conmutación, brindando señalización al dispositivo FXO (teléfono analógico). Se tienen dos posibilidades para usar teléfonos analógicos en una red VoIP: Una es que el servidor de VoIP tenga una tarjeta con módulos FXS y la otra es tener en la red ciertos Gateways que conviertan la señal analógica en datos IP. De esta forma, la PBX IP se comunica con los teléfonos analógicos a través de los Gateways usando los protocolos de señalización mencionados anteriormente. Un ejemplo de estos Gateways son los ATAs (Analog Telephone Adapter). Diseño de una red aplicando PBX e IP 38

48 Capítulo II TELÉFONOS IP Son dispositivos que soportan uno o varios protocolos de señalización. Entre las marcas más conocidas se tiene a Atcom, Cisco, Sipura (comprado por Cisco), etc. La gran mayoría soporta como mínimo el codec G.711, pudiendo soportar otros más. Adicionalmente pueden tener otras funcionalidades tales como supresión de silencios o conexión redundante a dos servidores. Para las diversas pruebas en la presente tesis se usará el teléfono IP Linksys SPA901 Este teléfono soporta IAX2, SIP, H.323 como protocolos de señalización y G.711, G.729, ilbc, GSM como protocolos de codificación (codecs). La hoja de datos de este teléfono así como sus manuales de usuario (SIP y IAX2). En la figura 2.7 se muestra como conviven los diferentes tipos de teléfonos en una red VoIP. Fig. 2.7 Convivencia de Teléfonos IP y Analógicos Diseño de una red aplicando PBX e IP 39

49 Capítulo III Diseño de una red aplicando PBX e IP 40

50 Capítulo IV 3.1. DISEÑO DEL SISTEMA Para el diseño e implementación de la red será necesario plantear un esquema estructural de la red Fig. 3.1 Diagrama Estructural de la Red. Para poder llevar a cabo una buena solución del sistema, se deben tomar en cuenta varios puntos de preinstalación como: ANÁLISIS DE LOS EQUIPOS. Para poder hacer un sistema de este grado, se necesita realizar un análisis de los equipos que se necesitaran para cubrir las necesidades y condiciones requeridas, con esto podremos ofrecer la mejor solución con el menor o mejor costo y espacio posible. Diseño de una red aplicando PBX e IP 41

51 Capítulo IV Equipos de Telefonía IP La telefonía IP es una tecnología que utiliza el protocolo IP para intercambiar información de voz, datos (Fax) y video. De esta manera la información viaja a través de las redes compartidas evitando costos de larga distancia y permitiendo mantener contacto en casi cualquier lugar. La Figura 3.2, muestra un pequeño diagrama de cómo interactúa el sistema de telefonía IP. Fig. 3.2 Telefonía IP TELEFONOS IP Los Teléfonos IP, son manejados por diferentes empresas, obviamente cada empresa trata de hacer los mejores dispositivos de comunicación, Un ejemplo de estas compañías: Astra, Grandstream, Linksys (Cisco) entre otras. Estos teléfonos especializados se parecen a cualquier teléfono normal. Sin embargo, tienen la diferencia de poder trasmitir la voz por medio de paquetes o tramas de señalización. Como opciones podemos señalar: Diseño de una red aplicando PBX e IP 42

52 Capítulo IV Teléfono Astra 9112i Es un teléfono IP de una sola línea básica. Con speakerphone, gran almacenamiento para directorio personal, 2 teclas programables y un display. Fig.3.3Teléfono Astra 9112i Linksys SPA901 Teléfono más básico IP 1 puerto Ethernet 10/100 Mbps 1 Línea. Llamada en espera. Transferencia de llamadas Fig. 3.4 Teléfono Linksys SPA901 Diseño de una red aplicando PBX e IP 43

53 Capítulo IV Linksys SPA921. Con display de alta resolución. 1 puerto Ethernet 10/100 Mbps 1 Línea. Llamada en espera. Transferencia de llamadas. Speakerphone. Caller ID Fig. 3.5 Linksys SPA CARACTERÍSTICAS DEL HARDWARE DEL SERVIDOR ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SERVIDOR Servidor: Torre, DVD-RW. Tarjeta de red 10/100, tarjeta de video y tarjeta de sonido. Fuente de poder silenciosa de alto rendimiento para funcionar 24x7. Procesador Intel de diferente velocidad dependiendo la cantidad de troncales/extensiones a utilizar. 512MB de memória RAM DDR. Disco duro SATA de diferentes capacidades de acuerdo a las necesidades. Diseño de una red aplicando PBX e IP 44

54 Capítulo IV LAS TARJETAS TDM Fig. 3.6 Servidor Vaio Son dispositivos que se conectan por el puerto PCI al servidor y son aquellos que nos permiten hacer una interfaz con el conmutador, telefonía analógica y digital. Estas tarjetas requieren de módulos FXS (para Extensiones Analógicas) y FXO (Líneas Analógicas), estos módulos tienen de forma independiente o módulos integrados Fig. 3.7 Tarjeta TDM800 Antes de iniciar con la instalación del software de nuestro conmutador, debemos de asegurarnos de que todo el hardware se encuentre previamente instalado en Diseño de una red aplicando PBX e IP 45

55 Capítulo IV nuestro equipo, como pueden ser la tarjeta Yeastar TDM800 ya sea con módulos FXS (extensiones análogas) y módulos FXO (troncales análogas). La tarjeta Yeastar TDM800 es una tarjeta PCI 2.2 que soporta FXS y FXO para conectar teléfonos analógicos o líneas analógicas POTS/PSTN a través de una PC. Totalmente compatible con drivers Zaptel de Asterisk. Usando el hardware de TDM Yeastar y los sistemas Open Source PBX como Asterisk se puede implementar una solución PBX de Software en un servidor o equipo de cómputo con procesadores x86 (PC estándar), implementando una SOHO (Small Office Home Office) como centralita telefónica PBX e integrando los dos mundos como la tecnología VoIP y tecnología analógica pudiendo conquistar nuevas aplicaciones como Call center, sistemas inteligentes de IVR (Interactive Voice Response), Voic entre otros. Fig. 3.8 Tarjeta TDM800, modulo FXO, modulo FXS y modulo FXS/FXO. Diseño de una red aplicando PBX e IP 46

56 Capítulo IV SOFTWARE Para la configuración del PBX (Central Telefónica para Negocios Privados), se requiere un sistema operativo basado en Linux, ya que además de ser gratuito o libre, podemos contar con muy buenas herramientas que nos hacen este trabajo. La herramienta de estudio de esta tecnología es el Asterisk. Asterisk es una aplicación de software libre (bajo licencia GPL) de una central telefónica (PBX). Como cualquier PBX, se puede conectar un número determinado de teléfonos para hacer llamadas entre sí e incluso conectar a un proveedor de VoIP o bien a una RDSI (Red Digital de Servicios Integrados) tanto básicos como primarios. Existen varios paquetes de instalación que traen incluido las herramientas de telefonía y a su vez el Sistema Operativo. Como son, PBX in a Flash, Elastix, Trixbox, y FreePBX, estos paquetes tienen un objetivo en común que es llevar a cavo la telefonía IP. Todos los paquetes se basan principalmente en el Asterisk, que es el que permite llevar a cabo esta tecnología. El Asterisk, puede confinarse desde modo consola sin necesitar de ninguna herramienta que lo facilite, pero a raíz de esto es que se utilizan las herramientas de configuración, que son interfaces Web, las cuales hacen posible una interacción más amigable y mucho más sencilla. El software a utilizar es nombrado Elastix, que es una de las herramientas más nuevas y más completas, para la instalación podríamos decir que es totalmente interactiva y fácil de instalar, similar a cualquier S.O. Al iniciar la configuración del PBX, se realiza como primer paso la colocación del hardware necesario para el PBX y se configura las tarjetas TDM800 ya sea con módulos FXS (extensiones análogas) y módulos FXO (troncales análogas), hecho esto, se configura el software del PBX para las características de este, como por ejemplo el idioma, contraseñas, fecha y hora, Diseño de una red aplicando PBX e IP 47

57 Capítulo IV extensiones dentro del PBX. (Nombres a mostrar, números de las extensiones, direcciones IP, contraseñas, etc.). Se configuran los teléfonos IP para el sistema de telefonía ya sea hardphones y softphones (firmware, extensiones, idiomas, servidor (PBX), etc.). 3.2 INSTALACION DE ELASTIX Preparar nuestro equipo para la instalación de la distribución Elastix Distro Aplicando las siguientes configuraciones: Encendido automático en caso de pérdida de energía eléctrica Permitir que inicie el sistema cuando no tenga conectados dispositivos de entrada teclado y mouse ENCENDIDO AUTOMATICO Para realizar esta configuración debemos de ingresar al BIOS, regularmente en máquinas ensambladas utilizamos la tecla «Supr», para acceder al BIOS desde una máquina de un fabricante regularmente se utilizan las teclas F1, F2. o F12. Una vez que ingresamos al BIOS visualizaremos una pantalla similar a siguiente imagen. la Fig. 3.9 Pantalla de inicio BIOS Diseño de una red aplicando PBX e IP 48

58 Capítulo IV Seleccionamos la opción Power Management Setup (Figura 3.8) para ingresar a la pantalla que se muestra a continuación. Fig Menú Power Management Setup Después de que ingresemos a las opciones de energía del BIOS cambiamos el valor de Power On By Mouse y Power On By Keyboard a Enabled, con esto estamos indicando a nuestro conmutador que inicie de forma normal aun con ausencia del Mouse y del teclado. Así mismo cambiaremos el valor de PWRON After PWR-Fail a ON, con esto indicamos a nuestro equipo que se reinicie automáticamente cuando exista un corte inesperado de energía eléctrica. Diseño de una red aplicando PBX e IP 49

59 Capítulo IV INSTALACIÓN DE ELASTIX VÍA CD Ya montada las tarjetas TDM800 con sus respectivos módulos Bootear el PBX desde la unidad de CD con el disco de Elastix Fig ELASTIX En seguida seleccionaremos el idioma del teclado, la zona horaria y el password para el usuario root Fig Configuración de Instalación. Diseño de una red aplicando PBX e IP 50

60 Capítulo IV En este momento nos queda esperar a que el sistema termine de instalarse. Fig Instalación de Asterisk Cuando el sistema ha quedado completamente instalado, nuestro equipo se reiniciara automáticamente, es importante retirar el CD una vez que nuestro equipo reinicie ya que de lo contrario la instalación iniciará nuevamente. Después de que nuestro equipo termine de cargar el Sistema operativo, pasará por una serie de procesos en los que automáticamente verificara cambios en hardware, iniciará procesos y verificará integridad de nuestro equipo, después de finalizar esta verificación estaremos en modo consola y podemos iniciar la configuración del conmutador. El conmutador nos pedirá que nos loguemos con usuario (en este caso root ) y contraseña. Diseño de una red aplicando PBX e IP 51

61 Capítulo IV Fig Introducir Usuario y Contraseña Así mismo podemos observar la dirección IP que le fue asignado a nuestro equipo de forma automática por nuestro DHCP, debemos de anotar esta dirección ya que la usaremos más adelante para ingresar a la interfaz gráfica de nuestro sistema. Si deseamos asignar una IP estática ingresamos el comando netconfig, lo cual nos abrirá la ventana de configuración de dirección IP. 3.3 CONFIGURACION DE LA TARJETA TDM800` Se colocara la tarjeta TDM800 en el conmutador. 1. Escoger una ruta para salvar el archivo, como es /usr/src/ 2. Descargar el archivo zaptel del sitio oficial de Asterisk src]# wget zaptel tar.gz 3. Descargar el parche para del Driver correspondiente a la versión zaptel src]#wgethttp://www.yeastar.com/download/ stdm8xxzaptel patch.tar.gz 4. Descomprimir los archivos descargados: src]# tar xzvf zaptel tar.gz src]# tar xzvf ystdm8xx-zaptel tar.gz 5. Instalar el parche src]# patch -p0 < ystdm8xx-zaptel patch Diseño de una red aplicando PBX e IP 52

62 Capítulo IV A continuación de introducir el comando anterior, en la pantalla observara las siguientes líneas: patching file zaptel /makefile patching file zaptel /ystdm8xx.c patching file zaptel /zaptel.sysconfig 6. Compilar e Instalar src]# cd zaptel zaptel ]# make clean zaptel ]# make Fig.3.15 Compilar e Instalar NOTA: EL ERROR QUE RESULTA NO TIENE NINGÚN EFECTO SOBRE LA INSTALACIÓN zaptel ]# make install zaptel ]# make config 7. Reiniciar para finalizar la instalación de los drivers de la tarjeta zaptel ]# reboot 8. Leer la información de la tarjeta. Entre en /xpp/utils bajo la ruta de zaptel, y la directiva genzaptelconf. ~]# cd /usr/src/zaptel /xpp/utils utils]#./genzaptelconf 9. Verifica la configuración de la tarjeta TDM800 Diseño de una red aplicando PBX e IP 53

63 Capítulo IV utils]# vi /etc/zaptel.conf Fig Comprobación de la configuración de la tarjeta TDM Modificar la configuración de la tarjeta en el archive /etc/zaptel.conf, : Remplazar: the loadzone and defaultzone por la ciudad donde se encuentre. Puede encontrar la abreviación de zonedata.c en el folder zaptel. Si la ciudad en donde se encuentra no está disponible, por favor utiliza el valor por default us utils]# vi /usr/src/zaptel /zonedata.c Fig.3.17 Modificar zonedata.c Diseño de una red aplicando PBX e IP 54

64 Capítulo IV utils]# vi /etc/zaptel.conf Fig Modificar zaptel.c Salvar para que tome efecto: utils]# ztcfg -v 11. Una vez realizado los cambios, la instalación estará completa. Ahora se verificara la configuración. ~] # Zttool Se mostrara la siguiente pantalla: Fig Menú zttool Diseño de una red aplicando PBX e IP 55

65 Capítulo IV Presionamos select, en la ventana siguiente, podremos observar el tipo de tarjeta a instalar, la configuración No alarms en la primera línea nos confirma que nuestra tarjeta se instalo correctamente Fig. 3.20Módulos de la Tarjeta TDM800 Habilitadas Otra forma de verificar la correcta instalación de nuestra tarjeta TDM800 es verificar si los leds de la tarjeta se encuentran prendidos en un color rojo para módulos FXO y verde para módulos FXS, el número de leds tiene que ser igual a la cantidad de extensiones o troncales insertadas en la tarjeta. 3.4 CONFIGURACIÓN A TRAVÉS DE UNA INTERFAZ WEB Para el acceso y configuración por medio de la interfaz web, abrir su navegador web (Internet Explorer, Mozilla, Netscape). En la barra de direcciones, escribir la dirección IP que se fue asignada al PBX de forma automática En la pantalla de inicio de la interfaz, introducir el username y password correspondiente. Los valores por default son Username: admin Password: palosanto Diseño de una red aplicando PBX e IP 56

66 Capítulo IV Fig Pantalla de inicio Web Estos se pueden cambiar dentro de la interfaz. Una vez dentro de la interfaz, la pantalla principal es la siguiente Fig Pantalla principal Web Diseño de una red aplicando PBX e IP 57

67 Capítulo IV 3.5. INFORMACION DEL SISTEMA La opción "SYSTEM INFO" del Menú "System" del Elastix nos permite monitorear los recursos físicos del servidor. Dentro de esta opción tenemos dos secciones: a. RECURSOS DEL SISTEMA.- System Resources nos muestra valores del uso actual tanto de la memoria como del procesador. Fig Valores de memoria del procesador CPU Info: Datos acerca de marca, modelo y velocidad del Procesador Uptime: Tiempo desde el último reinicio del servidor CPU usage: Porcentaje de uso de la capacidad del procesador Memory usage: Porcentaje de memoria RAM utilizada Swap usage: Porcentaje de memoria SWAP utilizada b. También se muestra un gráfico con las estadísticas de llamadas simultáneas, porcentaje de uso de procesador y porcentaje de uso de memoria RAM. Fig Grafico estadístico de CPU y RAM Diseño de una red aplicando PBX e IP 58

68 Capítulo IV 3.6 DISCO DURO En esta sección se mostrara una síntesis de la utilización de los medios de almacenamiento disponibles en el servidor Fig Estadística del Disco Duro 3.7 RED La opción Network del Menú System del Elastix permite visualizar y configurar los parámetros de red del servidor. Dentro de esta opción tenemos dos secciones: a. PARÁMETROS DE RED Fig Parámetros de Red Para cambiar cualquiera de estos parámetros, debe dar click en el botón Edit Network Parameters b. LISTA DE INTERFACES ETHERNET Muestra un listado de las interfaces de red disponibles en el servidor, con los siguientes datos: Diseño de una red aplicando PBX e IP 59

69 Capítulo IV PARAMETROS GENERALES DEL SERVIDOR Host Defaul Gatewey Primary DNS Secundary DNS Nombre del Servidor, por ejemplo: pbx.sudominio.com Dirección IP de la Puerta de Enlace (Default Gateway) Dirección IP del Servidor de Resolución de Nombres (DNS) Primario Dirección IP del Servidor de Resolución de Nombres (DNS) Secundario o Alternativo Fig Interfaz de redes Device Type IP Mask Mac Address HW Info Status Nombre que el Sistema Operativo le asigna a la Interfase El tipo de dirección IP que tiene la Interface, puede ser STATIC cuando la dirección IP es fija o DHCP cuando la dirección IP se la obtiene la dirección IP es fija o DHCP cuando la debe existir un servidor DHCP en su redautomáticamente al iniciar el equipo. Para utilizar la segunda opción,dirección IP se la obtiene Dirección IP asignada a la Interfase Máscara de Red asignada a la Interfase Dirección Física de la Interfase de red Información adicional sobre la Interfase de red Muestra el estado físico de la Interfase, si se encuentra conectada o no Para cambiar los parámetros de alguna de las Interfaces, deberá dar click en el nombre del dispositivo (Device). Los únicos valores que pueden cambiar son: Type, IP y Mask Diseño de una red aplicando PBX e IP 60

70 Capítulo IV Fig Edición de Red 3.8 ADMINISTRACIÓN DE USUARIOS GRUPOS La opción Grupos nos permite crear y modificar los grupos de usuarios que tendrán acceso a la interfaz Web de Elastix. Existen 3 grupos de usuarios por defecto que son: 1. Administrador 2. Operador 3. Usuario de Teléfono Fig Listado de Grupos Diseño de una red aplicando PBX e IP 61

71 Capítulo IV Cada uno de los grupos representa distintos niveles de acceso a la interfaz Web de Elastix. Estos niveles significan qué conjunto de menús tendrá acceso cada usuario. Los distintos permisos de acceso se ilustran en la siguiente tabla: MENU ADMINISTRADOR OPERADOR USUARIO Menú System System Info SI SI NO PBX Conguration SI NO NO Nerwork SI NO NO User Management SI NO NO Shutdown SI NO NO Operador Panel Flash Operator Panel SI SI NO Voic s Asterisk Recording Interface SI SI SI Fax Virtual Fax List SI SI NO New Virtual Faz SI NO NO Billing Rates SI NO NO Billing Report SI NO NO Destination Distribution SI NO NO Trunk Configuration SI NO NO USUARIOS La opción Usuarios permite crear y modificar los usuarios que tendrán acceso a la interfaz Web de Elastix. Diseño de una red aplicando PBX e IP 62

72 Capítulo IV Fig Lista de Usuarios Cualquier usuario deberá pertenecer a un Grupo, esto será indicado al crear un nuevo usuario, pero podrá ser movido de grupo por medio de la opción Editar. 3.9 APAGADO Esta opción permite apagar o reiniciar la central telefónica. Al elegir cualquiera de las dos alternativas se le pedirá que confirme la opción que desea ejecutar Fig Apagado del PBX 3.10 DETECCIÓN DE HARDWARE La opción Detalles de Puertos del Menú Sistema del Elastix nos permite detectar el hardware telefónico disponible en la máquina, es decir las tarjetas de telefonía instaladas. Diseño de una red aplicando PBX e IP 63

73 Capítulo IV El listado que usted verá al ingresar a esta sección serán todas las tarjetas ya instaladas y que se encuentran funcionando, además podrá ver los puertos aún disponibles (sin usar) para nuevas tarjetas telefónicas. Fig Detección de Hardware Para detectar nuevo hardware telefónico de clic en el botón Detectar Hardware, a continuación se listarán todas las tarjetas disponibles inclusive las NUEVAS TARJETAS INSTALADAS RECIENTEMENTE RESPALDAR La opción Respaldar del Menú Sistema del Elastix nos permite escoger las configuraciones que deseamos respaldar del Elastix. Para hacer un Respaldo de las configuraciones del Elastix selecciona de entre las opciones disponibles, y da click sobre el botón Procesar. Fig Opción de Respaldo Diseño de una red aplicando PBX e IP 64

74 Capítulo IV 3.12 RESTAURAR La opción Restaurar del Menú Sistema del Elastix nos permite escoger las configuraciones que deseamos recuperar del Elastix, a partir de un Respaldo realizado anteriormente. Fig Sistema de Restauración 3.13 CREACIÓN DE UNA EXTENSIÓN Actualmente existen cuatro tipos de dispositivos soportados para la creación de extensiones: SIP, IAX2, ZAP y Custom. Para crear una nueva extensión ingrese al Menú PBX, por defecto se accede a la sección Configuración PBX, en esta sección escogemos del panel izquierdo la opción Extensiones. Fig Creación de una nueva extensión Diseño de una red aplicando PBX e IP 65

75 Capítulo IV Ahora podremos crear una nueva extensión. Primero escoja el dispositivo de entre las opciones disponibles Generic SIP Device: El SIP es el protocolo estándar para los handsets de VoIP y ATA. Generic IAX2 Device: IAX es el protocolo Inter Asterisk, un nuevo protocolo apoyado solamente por algunos dispositivos (Ejemplo, los teléfonos basados en PA1688, y el IAXy ATA). Generic ZAP Device: ZAP es un dispositivo de hardware conectado con su máquina Asterisk. Ejemplo, un TDM400, TE110P. Other (Custom) Device: Custom es Obtener todo para cualquier dispositivo no estándar. Ejemplo, H323. Puede también ser utilizado para mapear una extensión a un número externo. Por ejemplo, para enrutar la extensión 211 a , se puede crear una extensión Custom 211 y en la caja de texto del dial se puede ingresar Fig Dispositivos para Extensiones EXTENSIONES DEL USUARIO El número de asignación debe ser único, ya que este es el número que se puede marcar de cualquier otra extensión, o directamente del recepcionista Puede ser cualquier longitud, pero convencionalmente se utiliza una extensión de tres o cuatro dígitos. Diseño de una red aplicando PBX e IP 66

76 Capítulo IV Fig Definir Extensiones Display Name: Es el nombre del Caller ID, para llamadas de este usuario serán fijas con su nombre, solo se debe ingresar el número de extensión. Secret: contraseña utilizada por los dispositivos de la telefonía para identificar al servidor de Asterisk. Esto es configurado por el administrador. Si el usuario se encuentra utilizando el Softphone necesitara conocer esta contraseña. Grabación Entrante: Opción para grabar las llamadas recibidas en las extensiones. Existen tres opciones: Siempre, Nunca o A pedido (El usuario puede solicitarlo durante una llamada) Diseño de una red aplicando PBX e IP 67

77 Capítulo IV Grabación Saliente: Funciona de la misma manera que el anterior, pero con llamadas salientes Buzón de voz (Voic ) y directorio: Al seleccionar habilitado se mostrará las opciones para configurar el buzón de voz para la extensión que se está creando. Contraseña del correo de voz (Voic password): Esta es la contraseña para acceder al sistema de correo de voz (Voic ). Puede ser combinada por el usuario cuando ingresa a su buzón de voz marcando *98. Para hacer esto, luego de ingresar, se debe presionar 0 y luego 5. Dirección de Las direcciones a las que el correo de voz enviara las notificaciones cuando haya un nuevo correo almacenado Reproducir CID: Reproduce el numero que llamo antes de reproducir el mensaje, e inmediatamente después anuncia la fecha y la hora en la que fue grabado el mensaje. Reproducir fecha y hora: Esta opción controla si el sistema reproducirá la fecha y hora del mensaje antes de reproducir el mensaje. Esta configuración no tiene efecto sobre la operación de la opción de envelop en el menú advance del buzón de voz Borrar buzón de voz: Si esta seleccionado en yes el mensaje será borrado en la casilla de correo de voz después de que se haya enviado por . Esta función provee la funcionalidad que le permite al usuario recibir su correo de voz únicamente por , en lugar de recuperar el mensaje desde la web o la extensión CONFIGURACIONES GENERALES Para realizar estas configuraciones iremos a Setup, y buscaremos en el panel derecho el siguiente enlace General Settings. Diseño de una red aplicando PBX e IP 68

78 Capítulo IV Fig Opciones generales 3.15 FOLLOW ME En esta opción si hay una llamada a una extensión y por algún motivo no contesta esta extensión, el conmutador puede redirigir la llamada según las opciones que se habiliten dentro de este panel. Diseño de una red aplicando PBX e IP 69

79 Capítulo IV Primeramente se elige la extensión que se configurará para Follow me Fig Follow me 3.16 FEATURE CODE ADMIN Para configurar las características del PBX como: listas negras, llamadas en espera, grabaciones, correo de voz, etc. Diseño de una red aplicando PBX e IP 70

80 Capítulo IV Fig Feature Code Admin 3.17 PARKING LOT CONFIGURATION La configuración del parqueo se realiza para determinar el tiempo que estará parqueada la llamada antes de colgar o dirigirse a un grupo de llamada. Para realizar estas configuraciones iremos a Setup, y buscaremos en el panel derecho el siguiente enlace Parking Lot. Diseño de una red aplicando PBX e IP 71

81 Capítulo IV Fig Parking Lot 3.18 ASTERISK-CLI La opción "Asterisk-Cli" del Menú "PBX" del Elastix nos permite ingresar comandos de Asterisk y ejecutarlos Fig ASTERISK-CLI Para ejecutar un comando, ingrese el mismo en Command y de click sobre el botón "Execute" 3.19 FLASH OPERATOR PANEL El "Flash Operator Panel" del Menú "PBX" del Elastix es un manejador en flash de extensiones en Asterisk para monitorear los canales y terminales que se producen en un servidor con Asterisk. Diseño de una red aplicando PBX e IP 72

82 Capítulo IV Fig Flash Operator 3.20 CANCELADOR DE ECO La opción Cancelador de Eco del Elastix nos permite Activar o Desactivar el Cancelador de Eco. Fig Cancelador de Eco Para activar el Cancelador de Eco de click sobre el botón Activar, ahora el estado del Cancelador será Activo. Para desactivar el Cancelador de Eco de click sobre el botón Desactivar, ahora el estado del Cancelador será Inactivo. Diseño de una red aplicando PBX e IP 73

83 Capítulo IV 3.21 DOMINIOS La opción "Dominios" del Menú " " del Elastix nos permite visualizar y configurar los dominios en el servidor de correos Fig Dominios CREAR DOMINIO Para agregar un dominio de click en el botón Create Domain. Se mostrará un formulario en el que se ingresará el nombre para el nuevo dominio. Fig Crear Dominio CUENTAS La opción "Cuentas" del Menú " " del Elastix nos permite visualizar y configurar las cuentas de correo para cada uno de los dominios especificados en el servidor. Diseño de una red aplicando PBX e IP 74

84 Capítulo IV CREAR CUENTA Para agregar una nueva cuenta, elija el dominio bajo el cual se creará y de click en el 75 botón Create Account. Se mostrará un formulario en el que se ingresarán los siguientes campos: Fig Cuenta de Address: Se escribe el texto antepuesto al Quota: Máximo espacio que la cuenta de correo podrá utilizar para el almacenamiento de s en el servidor. La unidad de medida es Kilobytes, tenga en cuenta esta unidad al momento de asignar el tamaño a los usurarios 3.22 CONFIGURACIÓN DE CANALES ANÁLOGOS. Una vez que nuestra tarjeta TDM 800 este configurado, es necesario dar de alta las troncales análogas, para poder usar estos canales. Acceder al siguiente menú Trunk, nos desplegara una venta con varias opciones en la que podemos dar de altas nuestras líneas análogas, seleccionamos Add ZAP Trunk y nos muestra la siguiente ventana de configuración. Se habilitan las siguientes opciones: Maximum channel: El número máximo de canales para el grupo, si se deja en blanco se le asigna el número máximo de canales disponibles. Zap Identifier (trunk name): Se pueden usar los siguientes identificadores (g0, g2,g3,.) Diseño de una red aplicando PBX e IP 75

85 Capítulo IV Fig Canales Analógicos 3.23 INSTALACIÓN Y CONFIGURACIÓN DE SOFTPHONES Los "Softphones" son software para la simulación del teléfono convencional por computadora. Existe una gran variedad de estos programas y cada uno de ellos poseen características diferentes, por ejemplo, los codecs que utilizan, pueden realizar video llamadas, video conferencias, etc. Se pueden encontrar Softphones de pago y otros con licencia gratuita. El Softphone a utilizar es el llamad x-lite, estos trabajan sobre cualquier plataforma, este caso XP y Vista. Fig Softphone x-lite Diseño de una red aplicando PBX e IP 76

86 Capítulo IV Se elige la opción SIP account settings y se añade una cuenta SIP, que permitirá conectarse con el PBX y sincronizarse de manera correcta. Fig. 3.51Cuenta SIP La configuración se realiza según las opciones que se registraron en el conmutador, por ejemplo los valores de: display name, user name, Password que se configuraron en el PBX para cierta extensión, deben ser los mismos en la configuración de la cuenta SIP del Softphone. Un punto importante en la configuración de estos teléfonos, es ver que estén habilitados los codecs que se utilizan por el PBX. Para nuestra configuración se utilizan los codecs G711 alaw, G711 ulaw, G729 y GSM Fig Configuración del softphone Diseño de una red aplicando PBX e IP 77

87 Capítulo IV Diseño de una red aplicando PBX e IP 78

88 o IV 4.1 PRUEBAS Las pruebas para el sistema de telefonía se van realizando desde que empieza la configuración del equipo. Y nuevamente se realizan pruebas una vez instalado y finalizado el sistema en las instalaciones donde será situado. Una vez configurado el conmutador se realizan las siguientes pruebas: o Marcado entre extensiones de Softphones Se realizo la configuración correspondiente siguiendo los pasos de acuerdo al procedimiento antes mencionado. Desde la extensión 210 se marco a la extensión 310 completando así una llamada entre extensiones Fig. 4.1 Presentación del softphone o Marcado hacia números exteriores por medio de líneas PSTN o líneas IP Debido a que el proyecto presentado es solo un diseño y la tarjeta TDM800P, requerida para realizar la conversión Analógica-Digital y Digital-Analógica excede del presupuesto predeterminado para el proyecto no se logró presentar. Aunque para fines demostrativos se realizó una configuración de muestra realizando únicamente la conmutación entre extensiones. Diseño de una red aplicando PBX e IP 79

89 Capítulo IV 4.2 ESTUDIO DE VIABILIDAD Una de las tecnologías que hoy en día se está expandiendo a nivel mundial, es la tecnología de Voz sobre el protocolo IP. Actualmente las empresas están optando por esta tecnología ya que les brinda grandes beneficios tanto económicamente como en su infraestructura. La Telefonía IP pretende ser una herramienta útil y necesaria para realizar la comunicación entre abonados es por ello que en el mercado de las Telecomunicaciones existen grandes empresas con un gran renombre las cuales venden el servicio a costos sumamente elevados, inalcanzables por pequeñas empresas en planes de expansión, es por ello que uno de los objetivos primordiales de este proyecto es reducir la inversión en la aplicación de esta tecnología. Diseño de una red aplicando PBX e IP 80

90 Capítulo IV Tabla 4.1 Comparación de costos de los equipos proporcionados por compañías de renombre con características básicas, que cubren las necesidades de las PyME s EMPRESA EQUIPO COSTO DE EQUIPO DATOS TÉCNICOS SERVICIOS $90, COSTO DE SERVICIOS $35, COSTO DE INSTALACIÓN $40, NORTEL AVAYA ALCATEL LUCENT TECNOSINERGIA DISEÑO DE UN PBX, BASADO EN TELEFONÍA IP, APLICADAS A PyME's MERIDIAN SL100 MERLIN MAGIX Alcatel-Lucent 1300 I-NEXT DISEÑO TOTAL $165, $85, COSTO DE SERVICIOS $35, COSTO DE INSTALACIÓN $30, TOTAL $150, $85, COSTO DE SERVICIOS $40, COSTO DE INSTALACIÓN $40, TOTAL $165, $55, COSTO DE SERVICIOS $20, COSTO DE INSTALACIÓN $30, TOTAL $105, Fuente de alimetación 128V de CA a 15A, Tarjeta troncal analógica NT8D14, HD 1GB, Cables de Alimentación Fuente de alimetacion 128V de CA a 15A, tarjeta MM12001, HD 3GB Alimentación 128V a 12A, Panel de Fusibles, HD1 GB Alimentación 128V a 8A, HD40 GB, Cables de Conexión 50 A 200 extensiones, 4 troncales analógicas, mail box, llamada en espera, servicio de conferencia, Compatibilidad con equipos de Video 30 A 200 extensiones, mail box, Llamada en espera, Administrador de llamadas, Compatible con sistemas de Video, audio y transferencia de datos 50 A 200 extensiones, mail box, Sistema de conferencia, Llamada en espera, identificador de llamadas, 20 A 100 extensiones, mail box, Sistema de Conferencia, Llamada en espera $18, COSTO DE SERVICIOS $7, Alimentación 120V a 4A, HD 80GB, Cables de 20 A 100 extensiones, mail box, Sistema COSTO DE INSTALACIÓN $5, Conexión de Conferencia, Llamada en espera TOTAL $30, Las empresas con gran renombre tienen diferentes costos en sus productos. Como un segundo objetivo buscamos hacer una comparación con el equipo propuesto en esta tesina. Diseño de una red aplicando PBX e IP 81

91 Capítulo IV Tabla 4.2 Comparativo de costos por empresa Por medio de esta grafica comparativa de costos, se observara la diferencia que puede llevar el hecho de adquirir cualquiera de estos productos. Se puede observar que el DISEÑO DE UN PBX, BASADO EN TELEFONÍA IP, APLICADAS A PyME s tiene una diferencia notable en comparación con las existentes en el mercado. Diseño de una red aplicando PBX e IP 82

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