Protocolos para voz IP Rodolfo Castañeda Segura

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1 Protocolos para voz IP Rodolfo Castañeda Segura Rodolfo Castañeda Segura Dirección de Telemática CICESE 1

2 Introducción En la actualidad las aplicaciones de voz y video se están convirtiéndose en herramientas claves para la comunicación entre personas. Motivaciones principales Reducción de costos Convergencia Mayores servicios Distribución de inteligencia de la red 2

3 Transición de redes telefónicas Se introdujo el sistema de portadoras del tipo L1 (480 canales de voz, 1575 Mhz.) Aparecen los sistemas de microondas Primer cable submarino transoceanico Sistema de portadoras digital (T1, PCM) Conmutación con elementos electromecánicos Se introdujo el Control Por Programa Almacenado (SPC) Introducción de sistemas de conmutación digital ISDN BISDN 1996 H.323 3

4 Estandarización Proporcionar compatibilidad a nivel mundial para asegurar la interoperabilidad de equipos International Telecommunication Union (ITU) Europa/Telegrafía La ITU se hace agencia de la ONU con tres sectores principales: Radiocomunicaciones (ITU-R) Desarrollo (ITU-D) Estandarización de Telecomunicaciones (ITU-T) Recomendaciones en sistemas telegráficos, telefónicos, y de datos De 1956 a 1993 se le conoció como CCITT, se reorganizó en marzo 1 de 1993 Otras organizaciones: ISO, ANSI, IEEE, IETF, ATM Forum 4

5 Esquemas de transmisión Transmisor Receptor Circuito de cuatro hilos Trasmisor Lazo local dos hilos Lazo local dos hilos Transmisión cable-sencillo con retorno en tierra T Voz T Voz Híbrido Híbrido Híbrido Híbrido Transmisor Receptor Receptor R Teléfono local Eco Voz leakage R Teléfono Remoto Eco Transmisión cable doble Circuito a dos y cuatro hilos 5

6 Multicanalización por División de Frecuencia C1 Modulador Subportadora f1 S1 C2 C3 Modulador Subportadora f2 S2 B1 Transmisor fc FDM Cn Modulador Subportadora fn Sn f1 f2 f3 fn Bs1 Bs2 Bs3 Bsn B Filtro PasaBanda f1 Demodulador Subportadora f1 C1 FDM Receptor Principal B1 Filtro PasaBanda f2 Demodulador Subportadora f2 C2 Filtro PasaBanda fn Demodulador Subportadora fn Cn 6

7 Multicanalización por División de tiempo Una Trama N 2 1 N Mux Demux N N 7

8 Evolución de las redes telefónicas Redes telefónicas antiguas Redes telefónicas actuales Redes telefónicas futuras 8

9 Interfaz usuario-red RDSI Usuario B1 B2 D B1 B2 Acceso básico Acceso primario PBX Usuario Bn D n = 30 norma europea n = 23 norma americana Central RDSI 9

10 xdsl 10

11 Conexión a través de cable Centro médico Fábrica Universidad CATV Oficinas CRC Blibioteca Red CATV 11

12 Sistemas de VoIP Se le conoce también como telefonía por Internet. Es un método de digitalización de la voz, encapsulamiento en paquetes, y envío a través de una red de conmutación de paquetes IP. Es una colección de Tecnologías o dispositivos. Provee de forma mejorada los servicios de comunicaciones de voz actuales. Extiende las capacidades de Red actuales hacia nuevas aplicaciones de voz, datos y video. Convergencia 12

13 Evolución de redes telefónicas PBX PBX PSTN Redes Tradicionales (TDM) PBX Router/Gateway Router/Gateway PBX Intranet / WAN VoIP Administrador de Llamadas Administrador de Llamadas Router Intranet / WAN Router Laptop Telefonía IP Laptop 13

14 Arquitectura sistema de Telefonía IP PSTN Intranet / WAN Administrador de Llamadas Gateway de Datos Gateway De Voz Servidores de Red Servidores de Aplicaciones Adaptadores Telefónicos Ip Phones Softphones 14

15 Ventajas de VoIP: Reducción de los costos de llamadas de larga distancia. Costos de gestión y mantenimiento bajos. Integración de servicios y de empresas. Distribución de la inteligencia en le red, evitando puntos concentrados de fallas. Mayor número de aplicaciones. Fácil de usar. Expansión sencilla. Migración suave. 15

16 Protocolos de VoIP H.323 MGCP MEGACO SIP Propietarios (Skinny) 16

17 Pila del protocolo multimedios 17

18 H.323 Definición: Estándar multimedia que proporciona las bases para el transporte de voz, video, y datos en una red basada en IP. Es una colección de protocolos 18

19 Entidades H.323 Terminales. Pasarelas (Gateway). Guardián (Gatekeeper). Unidad de control multipunto (MCU) 19

20 SIP "El protocolo de inicio de sesiones (SIP, Session Initiation Protocol) es un protocolo de señalización de capa de aplicación que define la iniciación, modificación y la terminación de sesiones interactivas de comunicación multimedia entre usuarios. 20

21 SIP (RFC 2543) Modelado sobre otros protocolos de Internet como SMTP, HTTP. Establecer, cambiar o terminar llamadas entre uno o más usuarios en una red basada en IP. RTP, para asegurar el transporte. Conferencias multimedia en Internet. Llamadas en Internet o sobre cualquier red IP. Traslación de Nombres. Localización. Negociación de Características. 21

22 Elementos de una red SIP Puntos Terminales SIP Teléfonos, Gateways, PC. Entiende los protocolos SIP Pueden hacer comunicación directa Servidores SIP Llevan a cabo funciones que pueden necesitar los puntos terminales Típicamente actúa en respuesta a una petición de un terminal SIP. Redirección, Proxy, Movilidad, Presencia 22

23 Componentes Agente de Usuario AU Cliente (UAC), Inicia la sesión AU Servidor (UAS), Recibe la sesión Modelo Peer to Peer Servidores SIP (Señalización) Proxy Redirect Registra Localización (BD) * Pueden ser hallados de diferentes formas IP Configurada, DNS Lookup (proxy) IP Multicast (Registra) Usuario Usuario UAC UAS Red UAS UAC Modelo Peer-to-Peer UAC UAS Datos media audio ó video Señalización UAC UAS Servidores SIP Proxy Registro etc 23

24 Arquitectura distribuida en SIP Servidor Proxy Servidor de Registro Servidor de Redireccionamiento Servidor de Localización Agente Usuario RED SIP Agente Usuario Gateway PSTN Agente Usuario Agente Usuario 24 PSTN

25 Pila de Protocolos de SIP Señalización Transporte de audio/video en tiempo real SDP SIP RTP RTCP TCP UDP IP Nivel de enlace físico 25

26 Funciones de SIP Resolución de Direcciones Funciones de Sesión Establecimiento Negociación de medios Modificación Terminación Cancelación Señalización en llamada Control de llamada Configuración de QoS 26

27 Funciones de SIP No relacionadas con la sesión Movilidad Transporte de Mensajes Suscripción a eventos Autenticación Otras funciones (SIP es Extensible) 27

28 Métodos SIP INVITE Inicio de Sesión ( Inicio de Sesión (setup setup)) ACK Reconocimiento de Invite BYE Terminación de sesión CANCEL Cancelación de Invite REGISTER Registro de URL OPTIONS Preguntar por opciones y capacidades INFO Transporte de información en llamada PRACK Reconocimiento Provisional COMET Notificación de precondición REFER Transferencia a otra URL SUSCRIBE Requerir notificación de Evento UNSUSCRIBE Cancelar notificación de Evento NOTIFY Notificación de Evento MESSAGE Mensaje Instantáneo 28

29 Códigos de Respuesta Clase 1xx 2xx 3xx 4xx 5xx 6xx Descripción Información provisional, requerimiento en progreso pero no terminado Completo: Requerimiento completado satisfactoriamente Redirección: Petición debería redireccionarse Error en de cliente (error en la petición) Error de servidor Falla Global 29

30 Proceso de Registro REGISTER Proxy REGISTER Proxy 200 OK 401 Unauthorized REGISTER Proceso de registro sin autentificación 200 OK Proceso de registro con autentificación 30

31 Establecimiento de Sesión INVITE 100 Trying 180 Ringin 200 OK ACK Media Session Establecimiento de una Sesión de teléfono a teléfono SIP usera@cicese.com INVITE 100 Trying 180 Ringin 200 OK ACK Proxy SIP Media Session INVITE 180 Ringin 200 OK ACK userb@cicese.com Establecimiento de una Sesión de teléfono a teléfono SIP utilizando un Proxy 31

32 Terminación y Cancelación de sesión usera@cicese.com INVITE 100 Trying 180 Ringin 200 OK ACK Proxy Media Session userb@cicese.com INVITE 180 Ringin 200 OK ACK usera@cicese.com INVITE 100 Trying 180 Ringin CANCEL 200 OK Proxy userb@cicese.com INVITE 180 Ringin CANCEL 200 OK BYE 200 OK BYE 200 OK 487 Req Cancelled ACK 487 Req Cancelled ACK Sesión multimedia finalizada 32 Sesión multimedia cancelada

33 Aplicaciones de SIP Establecimiento de llamadas VoIP Establecimiento de llamadas multimedios Eventos de notificación (Suscribir/Notificar) Presencia Mensajería instantánea Trasporte de señalización Movilidad (3G) 33

34 Cuál protocolo? H.323: Complejo, Difícil de escalar, terminales con gran inteligencia. SIP: Estandarización, terminales con gran inteligencia. MGCP y Megaco: Concentran la inteligencia de la red. Propietarios: No son interoperables El mercado debe soportar múltiples estándares, con ciertos estándares optimizados para áreas especificas 34

35 Conclusiones Es previsible que los sistemas de videoconferencia sean una tecnología emergente en los próximos años. Es importante saber seleccionar los codecs tanto para audio como para video. Los aspectos de desempeño son de algún modo fáciles de controlar en un ambiente local El problema mas serio esta en la red WAN cuando uno no tiene control de ella 35

36 Bibliografía 1. ROSENBERG, J., SCHULZRINNE, H. y CAMARILLO, SIP: Session Initiation Protocol, RFC 3261, junio JOHNSTON, A.B., SIP, understanding the Session Initiation Protocol, second edition, 2004, Artech House Publishers, Boston. 3. Manuel Moreno Martín, Manuel Alvarez- Campana Fernández-Corredor, Joan Vinyes Sanz, Una primera aproximación al protocolo SIP, Revista AHCIET,

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