MODULO DE ToIP. Francisco Valencia Arribas Consultor de Seguridad y Telecomunicaciones. www.francisco-valencia.es

MODULO DE ToIP Francisco Valencia Arribas Consultor de Seguridad y Telecomunicaciones www.francisco-valencia.es

Objetivo del curso CURSO: Programa de Formación en Tecnologías de Voz sobre IP INSTRUCTOR: Francisco Valencia Arribas DURACIÓN: 50 HORAS OBJETIVOS Adquirir una visión conceptual de los sistemas de telefonía Adquirir amplios conocimientos sobre las tecnologías, protocolos e infraestructuras de un sistema de telefonía IP Comprender las ventajas e implicaciones que aporta un sistema de VoIP Adquirir la capacidad de diseñar, implementar, mantener y gestionar un proyecto de telefonía IP. Conocer las soluciones actuales en el marco de la Telefonía IP, mediante una visión amplia de las ofertas realizadas por los distintos fabricantes REQUISITOS PREVIOS Conocimientos en entornos básicos de telecomunicaciones (Pila de protocolos TCP/IP, IEEE 802, protocolos de routing, etc) Conocimientos básicos de microinformática y aplicaciones

1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP Índice 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Introducción n y conceptos de telefonía 1. Introducción y conceptos de telefonía 1. Componentes de un sistema de telefonía 2. Enlaces 3. Señalización 4. El problema del eco 5. Digitalización 6. Cuantificación 7. Compresión 8. Mean Opinion Score (MOS) 9. Digitalización (Resumen) 10. RDSI 11. TDM 12. Q.SIG 13. SS7 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Componentes de un sistema de telefonía Telephone Teléfono Receiver Bucle local: Par de hilos entre el teléfono y una CO 2-Wire Local Loop Central de voz CO (central office). Pública PBX (private branch exchange). Privada Enlaces Balance Network Transmitter 2-Wire 4-Wire Hybrid Loop Length Switch Comp. Hook Dialing (Pulse or Tone) Ringer Switch Telephone Company Switch Telephone Company Intermediate CO Central del operador CO CO Bucle local Switch Bucle local PBX PBX 5

Enlaces Telephone Company Intermediate CO CO Trunk PBX CO Interoffice Trunk Private Trunk Line CO Interoffice Trunk CO Trunk PBX 6

Foreign Exchange Trunks www.francisco-valencia.es Foreign exchange office (FXO) Actúa como un teléfono Foreign exchange station (FXS) Actúa como una central 7

Señalización de supervisión Teléfono colgado / descolgado Ring Señalización DC / Señalización AC Handset on cradle and switch hook is open Local Loop Telephone Switch Switch -48 DC Voltage (Battery) DC Open Circuit No Current Flow Local Loop Off-Hook Closed Circuit Ring-Back Tone DC Current Telephone Switch Switch Ringing Voltage Off-Hook Closed Circuit DC Current Dial Tone Telephone Switch Switch Local Loop Local Loop Local Loop Local Loop 8

Señalización de marcado Off-Hook Dialing Interdigit Next Digit Señalización de marcado Pulsos DTMF Make (Circuit Closed) Break (Circuit Open) 700 ms US: 60/40 Break/Make 1209 1336 1477 Pulse Period 50 ms 20 pulses per second 100 ms 10 pulses per second 697 1 2 3 770 852 4 5 6 7 8 9 Timing: 60 ms Break 40 ms Make 941 * 0 # 9

Señalización de información Tone Frequency (Hz) On Time (sec) Off Time (sec) Dial Busy Ring-back, line Ring-back, PBX Congestion (toll) Reorder (local) Receiver off-hook No such number Confirmation tone 350 + 440 480 + 620 440 + 480 440 + 480 480 + 620 480 + 620 1400 + 2060 + 2450 +2600 200 to 400 Continuous 0.5 0.5 2 4 1 3 0.2 0.3 0.3 0.2 0.1 0.1 Continuous, Freq. Mod 1 Hz 10

El problema del eco Talker Listener Delay Talker Echo Listener Echo 11

El problema del eco El eco es debido a una reflexión en el filtro Y 2-Wire Local Loop Rx and Tx superimposed Central Office 2w-4w Hybrid Receive Direction Transmit Direction El eco se produce debido a errores de impedancia en el filtro Y 12

Cancelación del eco Central Office E/C Echo Canceller Block Diagram Adaptive Filter + 13

DIGITALIZACIÓN Una llamada analógica necesita 2 hilos Una llamada digital necesita necesita 64 kbps Pueden multiplexarse utilizando TDM varias llamadas digitales en enlaces (sobre dos hilos) como Básico RDSI (144 kbps), E1 (2.048 Kbps) o T1 (1.544 Kbps) BRA RDSI (144 Kbps) 2 canales (llamadas) de 64 kbps 1 canal de señalización de 16 Kbps E1 (Primario RDSI): 32 canales 30 canales (llamadas) de 64 kbps 1 canal de señalización de 64 kbps 1canal de sincronismo de 64 kbps T1: 23 canales (llamadas) de 64 kbps 1 canal de señalización de 64 Kbps 1 canal de señalización de 8 Kbps

DIGITALIZACIÓN Para convertir una señal analógica en digital se deben realizar 4 pasos: Muestrear (Al menos al doble que la máxima frecuencia existente, 4 KHz) Cuantificar (en 8 bits) Codificar Comprimir (opcional)

DIGITALIZACIÓN Codec PCM 64 kbps = DS0 Analog Audio Source Sampling Stage Voltage Segment 2 Segment 1 Segment 0 Time Note: each line represents 1/8000 of a second

CUANTIFICACIÓN A-Law (Europe) Quantizing Noise 100100111011001 Stage 1 Mu-Law (USA Japan) Quantizing Stage

CUANTIFICACIÓN Lineal Cuantificación uniforme Logarítmica Permite SNR uniforme Dos métodos» Mu-law (Norteamérica y Japón)» A-law (Resto del mundo) Mu-Law A-Law

COMPRESIÓN Beneficios: Reduce el consumo de Ancho de banda Inconvenientes: Distorsión por cuantificación Retardo -> Eco

COMPRESIÓN Algoritmos de compresión por forma de señal PCM (Pulse code modulation): Solo consiste en establecer una periodo de muestreo inferior al máximo, pero superior a la señal que pretendemos recuperar. Todas las frecuencias superiores se pierden al ser recuperada. Así, el sonido tiene un rango máximo de frecuencias de 22 Khz, pero en lugar de muestrearse a 44 KHz, se muestrea a 8 Khz, recuperado solo frecuencias inferiores a 4 KHz, donde la voz sigue siendo entendible. ADPCM (Adaptive differential pulse code modulation): Consiste en realizar una muestra PCM sobre la señal, y luego almacenar sólo diferencias de esa muestra. Si hay poca variación (baja frecuencia) se puede recuperar bien, pero en altas frecuencias (altas variaciones entre muestras) aparece mucha distorsión. CELP (Code excited linear prediction): Algoritmo complejo altamente utilizado y con muchas variantes. Se basa en tratar de adelantarse a las señales que aparecerán en el futuro, mediante un sistema realimentado.

COMPRESIÓN Otros algoritmos de compresión de la ITU G.711 PCM. 64 Kbps (1 x 8 KHz x 8 bits/muestra) G.718 Variable G.719 Variable G.721 ADPCM. 32 Kbps (2 x 4 KHz x 4 bits/muestra) G.722 ADPCM. 48 Kbps (2 x 4 KHz x 6 bits/muestra) G.722.1 ADPCM. 56 kbps (2 x 4 KHz x 7 bits/muestra) G.722.2 ADPCM. 64 Kbps (2 x 4 KHz x 8 bits/muestra) G.723 ADPCM. 24 Kbps (2 x 4 KHz x 3 bits/muestra G.723.1 ADPCM. 5,3 Kbps G.726 ADPCM. 16 Kbps (2 x 4 KHz x 2 bits/muestra) G.728 CELP. 16 Kbps G.726 ADPCM. 16 Kbps (2 x 4 KHz x 2 bits/muestra) G.726 ADPCM. 24 Kbps (2 x 4 KHz x 3 bits/muestra) G.726 ADPCM. 32 Kbps (2 x 4 KHz x 4 bits/muestra) G.726 ADPCM. 40 Kbps (2 x 4 KHz x 5 bits/muestra) G.729 CELP. 8 Kbps G.729a CELP. 8 Kbps (menos consumo de procesador)

COMPRESIÓN Unacceptable Business Quality Toll Quality 64 * PCM (G.711) Bandwidth (kbps) 32 24 * ADPCM 24 kbps (G.723) * ADPCM 32 kbps (G.721) 16 8 0 * ADPCM 16 kbps (G.726) * LD CELP 16 kbps (G.728) CSA-CELP 8 * * CSA-CELP 8 kbps (G.729) kbps (G.729a) Quality

ASPECTOS DE COMPRESIÓN VAD (Voice Activation detection) Supresión de silencios Debe analizarse la voz en la búsqueda de su patrón de frecuencia y potencia Se deshabilita automáticamente (debe hacerlo) para la transmisión de fax / modem Reduce la calidad de la señal (MOS)

Mean Opinion Score (MOS) Source Channel Simulation Impairment Codec X 1 2 3 4 5 Test statement: Nowadays, a chicken leg is a rare dish Rating Speech Quality Level of Distortion 5 Excellent Imperceptible 4 Good Just perceptible but not annoying 3 Fair Perceptible and slightly annoying 2 Poor Annoying but not objectionable 1 Unsatisfactory Very annoying and objectionable 1 2 3 4 5 MOS of 4.0 = Toll Quality

Mean Opinion Score (MOS) Codec Bit MIPS Comp. Framing MOS Rate Delay (ms) Size G.711 PCM 64 0.34 0.75 0.125 4.1 G.726 ADPCM 32 13 1 0.125 3.85 G.728 LD CELP 16 33 3-5 0.625 3.61 G.729 CSA-CELP 8 20 10 10 3.92 G.729a CSA-CELP 8 10.5 10 10 3.9 G.723.1 MPMLQ 6.3 16 30 30 3.90 G.723.1 ACELP 5.3 16 30 30 3.8?

DIGITALIZACIÓN. RESUMEN La voz es una señal de naturaleza analógica, que debe ser convertida para poder tratarla como una señal digital. A este tratamiento se le llama digitalización. Pero... Para qué digitalizarla? Facilita la transmisión, al minimizarse las limitaciones técnicas de transmisión de una señal analógica (mayor potencia, más sensibilidad a atenuaciones, mayor consumo de ancho de banda, etc.) Permite su almacenaje en soportes digitales (CD s, memorias, etc.) además de en soportes analógicos (Cintas magnetofónicas) Permite su tratado (ecualización, filtrado, etc) mediante software. Adecuación al mercado (Vivimos cada vez más en un Mundo Digital ) Tradicionalmente se ha transmitido la voz como un señal en banda base (analógica) sobre un circuito previamente establecido. En una segunda fase, la transmisión entre las centrales de conmutación de la Red Pública se hacía ya de manera digitalizada, después el acceso al usuario ya era digital (RDSI), y por último, esta misma voz digitalizada esta convergiendo con las redes de datos, expertas en la transmisión de señales digitales.

DIGITALIZACIÓN. RESUMEN El tipo de CODEC empleado va a marcar la calidad de la voz y el ancho de banda que necesitará para su transmisión. El CODEC empleado al codificar la voz para su transmisión digital es G.711. La tabla representa otros estándares: CODEC BIT RATE (Kbps) MOS * G.711 48 / 56 / 64 4,10 a 64 Kbps G.721 32 G.722 48 / 56 / 64 G.723 24 G.723.1 5,3 / 6,3 3,65 / 3,90 G.726 16 / 24 / 32 / 40 4,05 a 40 Kbps G.727 16 / 24 / 32 / 40 4,05 a 40 Kbps G.728 16 3,61 G.729 8 3,92 G.729a 8 3,70 (*) MOS (Mean Opinion Score): Se trata de un medida objetiva de calidad perceptiva de la voz realizada sobre un muestreo de personas que la valoran con una puntuación entre 1 y 5. Una vez digitalizada, los datos resultantes son insertados en tramas de datos IP, FR, ATM, MPLS,...

RDSI RDSI (Red Digital de Servicios integrados) Es un componente de una arquitectura de red de transporte, utilizada para voz y/o datos Define métodos de acceso a la red Permite varios accesos y servicios simultáneos a la red con un acceso único Basado en recomendaciones ITU

ARQUITECTURA DE RED RDSI Common Channel Signaling Network and Database ISDN PBX Circuit Switched Services PRI Telco BRI Telco Switch (30 B+D) Switch (2 B+D) Dedicated Circuit Services NT1 Public Packet Network

PROTOCOLOS RDSI Application Presentation Session Transport End to end user signaling Network Q.931 call control X.25 Further Study X.25 Data Link LAPD I.465/V.120 LAPB Physical I.430 basic interface + I.431 primary interface Control Signaling Packet Telemetry Circuit Switch D Channel Semipermanent B Channel Packet Switched

Time-Division Multiplexing (TDM) Conversion 1 Conversion 2 Conversion 3... Conversion 4... Conversion 24/30

Time-Division Multiplexing (TDM) 32 DS0 in an E1 2.048 Mbps DS0 #1 DS0 #2... DS0 #16... DS0 #32 DS0 #1 only contains framing information DS0 #16 only contains signaling information

Time-Division Multiplexing (TDM) Time Slot 0 Synchronization 0011011 Bits 2 to 8 16th Time Slot Contains Multiframe Alignment Signaling 16 Frames per Multiframe 0 32 Time Slots (125 microseconds) 31 Formato de la trama E1 8 bits cada 125 microsegundos por canal

Protocolo Q.SIG Layer 4-7 Network ROSE: Remote Operation Service Elements ACSE: Association Control Service Elements In progress ISO 11582, ETS300, 239 ECMA165 End-to-end protocol network transparent Q.SIG procedures for supplementary svcs Q.SIG generic functional procedures ISO 11574, ETS200 171/172, EDMA142/143 Q.SIG basic call Link Layer ECMA141, ETS300 402 Physical Basic Rate I.430 Primary Rate I.431 Interface Dependent Protocols Media Copper Copper Optical Al final Un E1 entre centrales, con señalización avanzada

Signaling System 7 (SS7) www.francisco-valencia.es Protocolo que permite realizar señalizacion FUERA DE BANDA para permitir en una red de voz: Establecimiento de llamada Facturacion Routing Intercambio de informacion Sus antecesores (SS5 y SS6) trabajaban en banda, con lo que habia numerosos ataques contra la red.

Convergencia de servicios sobre IP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 1. Convergencia de servicios ip 2. Modos de transmisión 3. Diferencia entre VoIP y ToIP 4. Convergencia de VoIP 5. Estructura de servicios convergentes 6. Estructura de redes convergentes 7. Proceso de migración en entornos privados 8. Servicios de operador convergentes 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

CONVERGENCIA IP La convergencia IP, en esencia, trata de la unificación de la transmisión y del tratamiento del tráfico de las aplicaciones, bien sean VOZ, DATOS o MULTIMEDIA, bajo una misma plataforma de transporte. En vez de utilizar redes separadas para cada tipo de tráfico, todo es soportado en una única infraestructura de comunicaciones IP, que en definitiva es del mismo tipo que la que soporta la red de redes Internet y que incorporarán también otros sistemas, como las esperadas redes UMTS.

Modos de transmisión TDM CELDAS PAQUETES

P Q R S 1 2 A B C * 4 5 J K L 8 T U V 3 D E F 6 M N O 9 W X Y Z 0 # 4 7 PQRS * CONMUTACION DE PAQUETES www.francisco-valencia.es Introduccion En una red, en caso de que un camino esté congestionado o cortado, el sistema encuentra automáticamente otro trayecto 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

VoIP vs ToIP Existen dos conceptos que en ocasiones se emplean de manera indistinta, pero que existe un matiz que los hace diferentes: VoIP (Voice over Internet Protocol) Tecnología que permite la transmisión de voz sobre redes IP y los servicios asociados que son brindados por la misma VoIP hace referencia al hecho de encapsular un señal de voz digitalizada sobre una trama IP, pero sin que exista realmente el servicio de telefonía, o éste se mantenga tradicional. En un entorno corporativo, proporciona el transporte de voz a través de las redes WAN de datos. El objetivo principal de su uso es el ahorro de costes, al utilizar las líneas de comunicaciones de datos entre sedes para el transporte de la voz, obteniendo una tarifa plana para todo el tráfico corporativo de voz.. Es el primer modelo de convergencia, pero en la WAN. TolP (Telephony over Internet Protocol) Servicio que utiliza la tecnología de VoIP para brindar comunicaciones telefónicas a los usuarios. En este caso, la convergencia entre la red de voz y la de datos es total (Se realiza en la LAN) Se sustituyen (o se actualizan) a las tradicionales centrales analógicas por centrales IP, aportando, al menos, las mismas funcionalidades que una centralita tradicional.

Punto de partida Entendemos por convergencia al fenómeno de fusión de redes y servicios a medida que se se van integrando. Puede hablarse de convergencia en términos de: Redes Servicios Dispositivos de usuario Mensajeria Regulación y marco legal El proceso de convergencia es gradual y complejo. Cada servicio, red, sistema, dispositivo etc. que pretenda ser convergente con otro debe convivir con su anterior sistema, con otras plataformas convergentes separadas, debe satisfacer necesidades económicas, etc Existe un freno cultural a la convergencia total de redes y sistemas, sobre todo cuando afectan a servicios. Su UNICO objetivo es el ahorro de costes, pero no siempre se consigue

aplicado a VoIP Con la convergencia se pretende prestar un servicio igual o mejor que el prestado con la RTPC: Se han de conservar o mejorar los servicios que proporcionan las redes tradicionales de conmutación de circuitos en cuanto a fiabilidad, calidad de voz, integración y funcionalidades de señalización SS7, junto con las posibilidades de escalabilidad del tráfico y servicios que propician las nuevas tecnologías.

Estructura de servicios integrados Servicios telefonicos Telefonía Audioconferencia Fax Aplicaciones VoIP MI Click to call Portal de voz Servicios de directorio etc Servicios unificados de comunicaciones Video bajo demanda Television Mensajeria unificada Videoconferencia Correo electrónico

Estructura de red integrada Servicios Telefonía Multimedia Móvil Mensajeria IP Acceso Bucle local inalámbrico GPRS / UMTS RDSI Punto a Punto Cable HFC xdsl Encaminamiento/ Conmutación IP Servicios IP QoS IP ATM Switching Transporte Transmision SDH / WDM Datos VSAT

CONVERGENCIA EN RED DE ACCESO EDC DSLAM PASARELA ADSL PAQUETES CENTRAL LOCAL DSLAM Concentrador de líneas EDC Equipo de cliente (pasarela de ADSL usuario, puede incluir modem ADSL)

CONVERGENCIA EN ACCESO MOVIL Iniciativa para facilitar el acceso a redes GSM/GPRS o inalambricas sin licencia (802.11, Bluetooth)

Introduccion Comunicaciones VoIP RTCP RED IP RTCP RED IP RTCP RED IP RED IP

CONVERGENCIA VoIP INTERNET WAN PSTN VOZ DATOS VoIP Modelo tradicional Comunicación a través de PSTN Infraestructuras separadas

CONVERGENCIA VoIP INTERNET WAN PSTN VOZ DATOS VoIP VoIP Transporte IP en WAN Comunicación entre sedes IP Ahorro de accesos de voz Infraestructuras separadas

CONVERGENCIA VoIP INTERNET WAN PSTN VOZ DATOS VoIP IP Gateway Control IP Gateway ToIP Control Transporte IP en WAN Comunicación entre sedes IP Ahorro de accesos de voz Infraestructuras convergentes Integración de servicios IP Gateway

RED CONVERGENTE DE VoIP RED DE SEÑALIZACIÓN SS7 Usuarios Rutas Pasarelas Tarifas Etc. PASARELA DE SEÑALIZACIÓN PASARELA DE SEÑALIZACIÓN CENTRAL CENTRAL RTC RTC CONTROLADOR CENTRAL CENTRAL RTC RTC ACCESO ACCESO CABLE CABLE VoP ACCESO ACCESO CABLE CABLE ACCESO xdsl ACCESO xdsl PASARELA DE MEDIOS PASARELA DE MEDIOS ACCESO xdsl ACCESO xdsl ACCESO ACCESO INALAMBRICO INALAMBRICO ACCESO ACCESO INALAMBRICO INALAMBRICO

RED VoIP INTEGRADA PBX PASARELA RED CELULAR PASARELA SERVIDOR RED IP PASARELA IAD RTPC

Funcionalidades y ventajas de la ToIP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 1. Motivos que propulsaron la VoIP 2. Motivos actuales para implementar VoIP 3. La nueva forma de hacer negocios 4. Servicios sobre infraestructuras de VoIP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Qué es la Voz sobre IP? La Voz IP es la transmisión de voz con tecnología IP.- Permite la telefonía a bajo coste Es posible combinar la Voz IP y la convencional (TDM) PRIMEROS ANUNCIOS DE VOZ SOBRE IP

Primeras ventajas de la VoIP Los motivos que propulsaron el despliegue de redes de VoIP fueron: AHORRO por costes de infraestructura (menos cableado, menos equipos, etc) AHORRO por costes de llamadas (llamadas entre sedes de la misma empresa eran gratis) AHORRO por costes de estructura (los recursos humanos dedicados a voz ya no es necesario, ahora es el equipo de datos quien asume el liderazgo) AHORRO por proveedores (al negociar la red entera, la posición negociadora es mejor) AHORRO por terminales (aunque empezó después, la posibilidad de utilizas softphones ahorraba el teléfono como dispositivo)

Pero La realidad demostró que: AHORRO por costes de infraestructura (menos cableado, menos equipos, etc) SE DESPLEGA DOBLE RED EN CASI TODOS LOS CASOS SE INCREMENTA EL COSTE DE LOS EQUIPOS DE DATOS HACEN FALTA VARIOS ELEMENTOS PARA SUSTITUIR LA CENTRALITA TUVIERON QUE CONVIVIR AHORRO por costes de llamadas (llamadas entre sedes de la misma empresa eran gratis) Y VINO TELEFONICA Y PUSO TARIFA PLANA A FIJOS NACIONALES AHORRO por costes de estructura (los recursos humanos dedicados a voz ya no es necesario, ahora es el equipo de datos quien asume el liderazgo) PERO LOS DE DATOS NO SABEN MONTAR UNA RED DE VOZ. EN VOZ HAY 700 SERVICIOS, EN IP SOLO 6 AHORRO por proveedores (al negociar la red entera, la posición negociadora es mejor) LA VOZ IP ES MUCHO MAS CARA QUE LA TRADICIONAL OBLIGA A CAMBIAR LA RED DE DATOS AHORRO por terminales (aunque empezó después, la posibilidad de utilizas softphones ahorraba el teléfono como dispositivo) NADIE QUIERE UTILIZARLOS, POR FRENO CULTURAL

Entonces? www.francisco-valencia.es

Evolución de la forma de hacer negocios No cabe duda que la forma de entender los negocios ha cambiado. Estos cambios han sido motivados por: Globalización, apertura de mercados... Mayor información a disposición del consumidor Gran avance de la tecnología > Ciclo de vida de los productos mucho más corto Aumento desproporcionado de la competencia. Hay más oferta que demanda Grandes alianzas sectoriales que amenazan la vida de las empresas Qué han provocado estos cambios en la forma de comprar de los clientes? Lo de siempre: demanda de un producto de calidad, un buen precio, un buen servicio... Y lo nuevo: Demanda de la INMEDIATEZ 58

Inmediatez? Para ser competitivo, hay que asegurar que el producto se encuentra donde el cliente lo necesita, y en el momento en que el cliente lo necesita. Establecimientos abiertos 24 horas, disponibilidad permanente a través de teléfono o Internet, presencia comercial ubicada en el cliente, etc son cada vez más necesarios. Esto hace que la empresa deba disponer de recursos fuera de su perímetro de seguridad, de manera que estén cerca de sus clientes. Cómo se defiende a estos recursos? Cómo se les dota de los servicios corporativos que necesitan? Deberían fiarse del perímetro de su cliente? Nuestros proveedores harán lo mismo, e introducirán a sus recursos en nuestra organización. Se les debe excluir del perímetro? Se debe confiar en ellos y meterlos dentro? Hacen falta nuevas tecnologías de comunicaciones (WIFI, UMTS, VoIP, etc) que permitan la movilidad necesaria, sobre las que surgen nuevos ataques y requieren nuevas técnicas de seguridad 59

Evolución de la forma de hacer negocios Soporte a técnicos Empleados móviles Oficinas centrales Público Servicios empresariales Oficinas remotas Clientes Auditores Proveedores Consultores TENEMOS QUE ABRIR LAS PUERTAS AL EXTERIOR Nuestros recursos están fuera de la empresa Nuestros sistemas deben interactuar con los del entorno Tenemos que dar acceso a personal externo Los recursos son dinámicos y móviles. La rotación es elevada 60

Entonces? www.francisco-valencia.es

VENTAJAS VoIP Flexibilidad Escalabilidad Ubicuidad del terminal Capacidad multimedios Facilidad de asociar servicios IP

SERVICIOS INTEGRADOS CON VoIP Total funcionalidad de PBX Telefonía (IP) extremo a extremo IP Contact Center Sede Remota Trabajador Móvil y Teletrabajo Toll by Pass Mensajería Unificada (Buzón de voz/correo) Multiconferencia IP CTI Otras nuevas aplicaciones

Y al final ha sido verdad www.francisco-valencia.es

Elementos de un sistema de ToIP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 1. Niveles de una solución de voz 2. Desglose de elementos de ToIP 3. Elementos de TDM 4. Analogía con los elementos de VoIP 5. Matriz de conmutación 6. Control 7. Líneas 8. Extensiones 9. Terminales 10. FXS y FXO 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Niveles de una solución de voz Aplicaciones Basadas en estándares Personalizadas Infraestructura Telefónica Escalable Flexible Infraestructura de red Con calidad de servicio Alta disponibilidad

Desglose de elementos Tarjetas de enlace CTRL de llamada Router habilitado para voz o Gateway Call Manager Backplane Tarjetas de linea IP Network Switch Red LAN y WAN Switch Ethernet Terminales Teléfonos IP HW y SW

ELEMENTOS DE TDM Control CARACTERÍSTICAS / FUNCIONALIDADES SEÑALIZACIÓN GESTIÓN DE LLAMADAS ADMINISTRACIÓN / MANTENIMIENTO TARIFICACIÓN Matriz de Conmutación CONEXIÓN ENTRE LÍNEAS ENTRE EXTENSIONES ENTRE EXTENSIONES - LINEAS Extensiones Líneas TERMINALES DE USUARIO OPERADORAS USUARIOS LÍNEAS SALIDA ANALÓGICAS DIGITALES (RDSI)

ELEMENTOS DE ToIP Control Gateway PSTN WAN Extensiones Matriz de conmutación Líneas

Matriz de conmutación Control Gateway Líneas PSTN Extensiones Matriz de Conmutación WAN Matriz de Conmutación: infraestructura de Red (LAN) de la empresa. Transporte IP, Calidad de Servicio, PoE (802.3af), Mecanismos de seguridad y redundancia, etc

Sistema de control Control Gateway Líneas PSTN Extensiones Matriz de Conmutación WAN Control: servidores de aplicaciones de telefonía Control de Terminales y Señalización. Mensajería. IP Contact Center. Gatekeeper.

Extensiones Control Gateway Líneas PSTN Extensiones Matriz de Conmutación WAN Extensiones: terminales telefónicos adaptados a la telefonía IP Teléfonos IP (HW), IP SoftPhone (SW) ATA (Adaptadores de Terminales Analógicos): DECT, FAX.

Líneas Control Gateway Líneas PSTN Extensiones Matriz de Conmutación WAN Líneas: pasarela entre las señales convencionales (TDM / Analógica) y el protocolo IP Gateway (IP/TDM) dotados de DSP s. Interfaces de línea (ISDN-BRI/PRI, analógico móvil).

Terminales Terminal telefónico IP Terminal analógico con PBX con interface FXS o ATA Softphone: PC con micrófono y auricular Terminal IP WIFI Agenda PDA con Softphone internet internet Adaptador VozIP

Uso de FXS y FXO FXS FXS 3600 IP Cloud 3600 FXO PBX Utilizar interfaces FXO para conectar el router a una centralita PBX o a una CO Utilizar interfaces FXS para conectar el router a un teléfono o fax tradicional 75

Requerimientos para soportar ToIP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 1. Desafios de VoIP 2. Calidad de Servicio 3. Alimentación de terminales 4. Infraestructura de red 5. Terminales 6. Amortización 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Introduccion VoIP - DESAFIOS QoS Fiabilidad - dispositivos activos (alimentados) Redes complejas Equipos terminales Amortización Identificación de usuario

QoS Los servicios de Voz y Vídeo requieren la entrega de señales al otro extremo en unas condiciones que satisfagan al receptor. Esto requiere el estudio de determinados factores que, dependiendo de la red de datos que la sustenta, marcarán la calidad del servicio de voz: Ancho de banda: Velocidad de transmisión de la infraestructura extremo a extremo. Del ancho de banda disponible depende el CODEC que puede ser empleado y, en consecuencia, la calidad final percibida. Latencia: Retardo de la señal extremo a extremo. Para asegurar una calidad adecuada, debería estar por debajo de 180 milisegundos. Jitter: Variación en la latencia en la entrega de secuencias de paquetes. Ha sido en arte subsanado, a costa de interponer buffers en el receptor, y ajustando al máximo la latencia. El Jitter máximo para una calidad adecuada es de 20 ms. Pérdida de paquetes: Las tramas descartadas en la red por congestión u otros motivos provocan la falta de información en el receptor. Ocasiona saltos en la voz. Debería estar por debajo de 3%

REQUERIMIENTOS www.francisco-valencia.es Ancho de banda real necesario

QoS Las redes IP son del tipo best-effort y por tanto no ofrecen garantía QoS, pero las aplicaciones de Telefonía IP si necesitan algún tipo de garantía en términos de demora, jitter y pérdida de paquetes. En tal sentido existen dos mecanismos de señalización para QoS: IntServ (Integrated Services): Trabaja con el protocolo RSVP (Resource Reservation Protocol), creando un camino que tratará determinado flujo como prioritario. Se portará entonces como un best effort mejorado. DiffServ (Differentiated Services): Cada paquete es marcado para hacerlo pertenecer a un clase determinada. Los routers priorizarán más o menos esa clase frente a otras o frente a trafico no marcado.

QoS En una red de datos que vaya a soportar servicio de voz debería: Emplear mecanismos de calidad de servicio como los indicados en la transparencia anterior En la LAN, emplear redes switcheadas, y no bridgeadas, de modo que la voz comparta el menor medio posible, y no se vea afectada por el entorno broadcast de los datos. Una buena práctica es separar mediante redes virtuales (VLANs) el tráfico de voz y el tráfico de datos, de modo que pueda mantenerse una gestión separada ya a nivel 2. Y debería prestarse especial atención a: NAT: El protocolo H.323 incluye a dirección IP origen en el campo de datos, y no es modificada por NAT. Debería evitarse traducción de direcciones en el camino de la voz. VPN s: Es habitual que los enlaces de una VPN estén sujetos a retardos especialmente elevados, que podrían afectar a la calidad de la voz. RTC: En accesos a redes de datos mediante RTC, el ancho de banda suele ser muy limitado.

Alimentación Legalmente, una red de telefonía debe tener hasta 3 horas de autonomía en caso de fallo de corriente eléctrica. Los teléfonos, en una red analógica tradicional, son alimentados desde la propia red En ToIP, los teléfonos son dispositivos activos, con lo que precisan suministro de corriente eléctrica. Dos alternativas: Conectar el teléfono a la red eléctrica con un transformador (más cables, un punto eléctrico, etc) Power over Ethernet (PoE) IEEE 802.3af. Mecanismo que permite alimentar hasta 15W (30W en la nueva versión) a cada interface Ethernet utilizando el mismo cableado de red (disipación de calor en electrónica, coste)

Infraestructura de red En ocasiones se instalan dos redes de datos, una exclusiva para voz y otra para datos, lo que supone doble gestión, aunque minimiza los problemas derivados de la QoS (no los evita) Las redes de datos tienen una disponibilidad inferior a las redes de voz o, en cualquier caso, aplicará la suma de ambas indisponibilidades, lo que obliga a instalar sistemas en alta disponibilidad, redundados, etc. La interconexión con el resto de sistemas existentes, operadores, etc debe ser realizada mediante procedimientos tradicionales, obliga a instalar pasarelas y gateways entre la red y todo su perímetro. La integración entre distintos fabricantes es (aun) complicada

Terminales Los terminales de un sistema de ToIP pueden ser teléfonos tradicionales, teléfonos IP más o menos avanzados, teléfonos WIFI o híbridos WIFI-GSM, Softphones, Agendas electrónicas, USB phones, etc. Problema 1: Muchas barreras culturales a la utilización de determinados teléfonos. Problema 2: Parque muy difícil de mantener Problema 3: Posibles incompatibilidades entre la red y el terminal, o entre terminales Problema 4: Son IP -> Son atacables. Un virus en el teléfono??

Amortización La inversión en una red de ToIP es elevada (más que la inversión en una red TDM) El ROI podría venir dado por todos los elementos de ahorro (llamadas, mantenimento, etc), pero no es así El ROI viene marcado por los servicios que aporta la infraestructura, pero es difícil de evaluar Debe realizarse desde el más alto nivel de dirección.

Calidad de Servicio 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 1. Parámetros de QoS 2. Retardos 3. Intserv 4. Diffserv 5. Herramientas de QoS L2 6. Herramientas de QoS L3 7. RTP 8. Compresión de cabeceras 9. MTU 10. Dispositivos de QoS 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Parámetros de QoS Ancho de banda: Es el número de bits/segundo enviados. En un interface, hay un clock rate, que indica la cantidad de bps enviados al medio cuando en una línea serie el equipo proporciona el reloj, y el comando bandwith, que define el ancho de banda real del interface, y le sirve como variable de entrada a varias funciones del router. Retardo: Retardo total desde que un bit sale de un origen hasta que llega a su destino. Afectado por: Retardo de serialización (lo que tarda un equipo en poner los bits en el cable) Retardo de propagación (lo que tarda un bit en llegar al otro extremo) Retardo de encolado (el tiempo que pasa un paquete en una cola de un router) Retardo de procesamiento (el tiempo que tarda el router en tratar un paquete) Retardo de shapping (retardo adicional de encolado debido a una política de shapping) Retardo de red (el retardo de la parte de red no controlada, como un operador) Retardo de codec (lo que tarda un codec en pasar voz o video a digital) Retardo de compresión (lo que tarda un equipo en comprimir un paquete, si esta habilitada) Jitter: Es la diferencia de retardos entre paquetes del mismo flujo. Pérdida de paquetes: Paquetes que son descartados en la red

Retardos fijos Propagation Delay Serialization Delay Buffer to Serial Link Processing Delay Retardo de propagación: 6 microsegundos / kilómetro Serialización Proceso Codificación/compresion/descompresion/decodificación Paquetización 88

Retardo de serialización Tamaño de la trama Velocidad 1 Byte 64 Bytes 128 Bytes 256 Bytes 512 Bytes 1024 Bytes 1500 Bytes 56 kbps 143 * 9 ms 18 ms 36 ms 72 ms 144 ms 214 ms 64 kbps 125 * 8 ms 16 ms 32 ms 64 ms 128 ms 187 ms 128 kbps 62.5 * 4 ms 8 ms 16 ms 32 ms 64 ms 93 ms 256 kbps 31 * 2 ms 4 ms 8 ms 16 ms 32 ms 46 ms 512 kbps 15.5 * 1 ms 2 ms 4 ms 8 ms 16 ms 23 ms 768 kbps 10 * 640 * 1.3 ms 2.6 ms 5.1 ms 10.2 ms 15 ms 1536 kbps 5 * 320 * 640 640 * * 1.3 ms 2.6 ms 5.1 ms 7.5 ms * microsegundos 89

Retardo de CODEC Compression Method MOS Score Delay (ms) PCM (G.711) 4.1 0.75 32K ADPCM (G.726) 3.85 1 16K LD CELP (G.728) 3.61 3 5 8K CSA-CELP CELP (G.729) 3.92 10 8K CSA-CELP CELP (G.729a) 3.9 10 90

Retardo variable Queuing Delay Queuing Delay Queuing Delay Dejitter Buffer Colas Buffers de dejitter Paquetes de tamaño variable 91

Arquitecturas de QoS. Intserv INTSERV (Integrated Services): Reserva de recursos y control de admisión CAC. RSVP (Resource Reservation Protocol). Protocolo que permite calidad de servicio extremo a extremo para flujos de datos concretos. Un router RSVP solicita reservar ancho de banda al siguiente, y éste lo hace con el siguiente y así sucesivamente. Cuando el último lo conceden, todos se lo conceden a su router anterior, dejando un ancho de banda reservado en todo el camino. Ventajas: Gestión de recursos confirmada extremo a extremo Admisión control (CAC) Señalización de puertos dinámicos, como H.323 Inconvenientes: Escala poco, ya que está basado en flujos, y hay muchos mensajes RSVP. Mucho tráfico y tiempo gastado en señalización.

Arquitecturas de QoS. Diffserv www.francisco-valencia.es DIFFSERV (Differenciated Services) En Diffserv los paquetes son clasificados y marcados en el origen, y en base a clases. El resto de los equipos de la red utilizarán la información de marcado de cada paquete y técnicas de gestión de colas para priorizar unos tráficos frente a otros. Puede clasificarse el tráfico en base al flujo al que pertenece (IP y puerto origen y destino), y aplicar alguna acción de Calidad de Servicio a ese flujo completo o en base a una clase (Se identifica la clase con el análisis de la cabecera IP, listas de acceso, interface por el que entra, etc). Lo ideal es hacer la clasificación y el marcado lo más cerca de origen que sea posible. Si tráfico marcado atraviesa varios sistemas autónomos, hay que fijar con ellos las reglas de QoS. Es el mecanismo de QoS más empleado

Arquitecturas de QoS. Diffserv www.francisco-valencia.es BIT 0 (LSB) 1 2 3 4 5 6 7 (MSB) Sin Diffserv Con Diffserv IP Precedente 0: Routine 1: Priority 2: Inmediate 3: Flash 4: Flash Override 5: Critical 6: Internetwork control 7: Network control TOS Flags for throughput, delay and reliability DSCP 8 clases de servicio compatibles con IP Precedente: los bits 3-5 son 000 64 clases en total Existen 12 valores específicos que marcan la prioridad a la hora de descartar paquetes (cuatro clases, tres prioridades) Se escribe como AFxy, donde x es la clase y la prioridad, cuanto menor sea, menos se descartará. No usado ECN Explicit Congestion Notification. Se marcan cuando el flujo esta afectado por congestión.

Herramientas de QoS L2 MARCADO Se realiza el marcado en 3 bits del campo CoS de la trama Ethernet. 8 clases de clasificación Los switches L3 pueden convertir marcado L3 en L2 y viceversa, siendo los 3 bits de CoS los tres rimeros de DSCP FRONTERAS DE CONFIANZA La frontera es el punto donde debe hacerse la conversión entre COS y DSCP, y/o el marcado correspondiente a las clases. POLICING Permite establecer una velocidad máxima para una CoS determinada. El excedente puede ser descartado o marcado con otra CoS

Herramientas de QoS L3 MARCADO Y CLASIFICACIÓN: Consiste en marcar cada paquete en función de la calidad de servicio que se le desea asignar. Se marca en los campos IP precedente y en el Differenciated Services Code Point (DSCP), de la cabecera IP. DSCP sustituye los tres bits de IP precedente del campo de type of service del paquete IP por seis bits, haciendo uso de los bits de retardo, throughput y fiabilidad. Esto le permite configurar hasta 64 prioridades de tráfico diferentes. COLAS (GESTION DE CONGESTIÓN): Permiten establecer una prioridad al forwarding de paquetes, en base a determinados parámetros. Por defecto, un router se basa en FIFO, y aparecen varias alternativas de encolado: FIFO (First In First out) PQ (Priority Queuing): 4 colas. Cada categoría es un búffer que será atendido sólo cuando todos los de nivel superior estén vacíos. CQ (Custom Queuing): 16 colas, Cada cola se configura con el numero de bytes que puede transmitir a la vez, y v haciendo roundrobin entre las colas permitiendo que se transmita esa cantidad de bytes. MDDR (Modified Deficit Round-Robin): 8 colas. Similar a CQ, pero cada cola consigue un porcentaje de ancho de banda definido. WFQ (Weighted Fair Queuing): 4096 colas. Cada flujo entra en una cola diferente. Se da prioridad a los flujos con menos tráfico (paquetes más pequeños) y mayor IP Precedente. CBWFQ (Class-based Weighted Fair Queuing): 64 colas. Algoritmo no publicado, el resultado es un porcentaje del AB para cada cola LLQ (Low Latency Queuing): Variación de CBWFQ pero que permite dar prioridad absoluta a determinadas colas prioritarias SHAPPING AND POLICING: Shapping encola todos los paquetes que harían al ancho de banda aumentar por encima de un valor establecido, evitando que sean descartados por cuellos de botella posteriores. Policing descarta los paquetes que hagan superar un ancho de banda, evitando que afecte a otros flujos.

Herramientas de QoS L3 CONGESTION AVOIDANCE: Descarta paquetes de sesiones TCP antes de que las colas se llenen, para forzar a TCP a disminuir el AB, evitando cogestión. RED (Random Early Detection): No soportada por IOS, descarta paquetes aleatoriamente WRED (Weighted Random Early Detection): Descarta paquetes igual que RED, pero dentro de cada clase ECN (Explicit Congestion Notification): No descarta paquetes, notifica al emisor para que baje la velocidad LINK EFFICIENCY: Son técnicas de compresión y fragmentación: Payload compression (puede ser software o hardware) Header compression (software) Fragmentation and interleaving (LFI) CALL ADMISSION CONTROL (CAC): Rechaza sesiones de voz o video si no hay calidad para cursarlas.

RTP y RTCP Real-Time Transfer Protocol Protocolo de transporte no orientado a conexión Identificación de tipo de payload Número de secuencia Time stamp Monitorización de entrega Real-Time Transfer Control Protocol Proporciona feedback sobre el estado de la red 98

RTP Header Compression Before RTP Header Compression 20 bytes 8 bytes 12 bytes 20-160 bytes www.francisco-valencia.es IP UDP RTP Payload Header 40 bytes After RTP Header Compression 2 or 4 bytes 20-160 bytes Header Payload RTP header compression ahorra ancho de banda al comprimir las cabeceras IP/UDP/RTP 99

MTU Especifica el tamaño máximo de un paquete que puede ser enviado a traves de un interface. Si no tiene el bit DF activado, el paquete se segmenta para enviarlo en trozos iguales o inferiores a MTU Una MTU más baja permite que los paquetes de voz puedan pasar con menor retardo y menor jitter 100

Dispositivos de QoS Definición de las necesidades reales de Ancho de Banda para cada aplicación, cliente, servicio, subred, etc Gestión del tráfico entrante y saliente de la red. Priorización y aseguramiento del tráfico crítico (Servicios corporativos) frente al no crítico (navegación, p2p, etc) Instalación centralizada, alta disponibilidad

PRACTICA QoS 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 1. Practica Policing 2. Práctica RSVP 3. Práctica marcado y WFQ 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

Práctica 1- Configuración de Policing 2- Configuración de RSVP 3- Configuración de marcado y priorización WFQ 103

Policing interface ethernet 0 rate-limit output [velocidad][burst][burst inicial] conform-action transmit exceed-action drop 104

RSVP ip rsvp bandwith [interface kbps] single-flow kbps] ip rsvp neighbor [access-list] show ip rsvp 105

Marcado y WFQ 106

Arquitecturas y protocolos ToIP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 1. Protocolos VoIP 2. Arquitecturas 3. H.323 4. SIP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

PROTOCOLOS VoIP Presentation Session Transport Network Link Physical G.729/G.711 H.323/H.323Gateway/SIP/SDP RTP/UDP/RSVP IP/WFQ/IP-prec MLPPP/FR/ATM AAL1 108

ARQUITECTURAS Existen varias arquitecturas (familias de protocolos) para el servicio de VoIP: H.323: Una recomendación de la ITU que define una forma de transmitir contenidos multimedia sobre redes de conmutación de paquetes. SIP: (IETF RFC 2543). SIP define una arquitectura distribuida para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP. MGCP: (IETF RFC 2705). MGCP define una arquitectura centralizada para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP. H.248: Una recomendación de la ITU que define un GCP (Gateway Control Protocol). H.248 es el resultado de un colaboración entre el ITU y el IETF. H.248 define una arquitectura centralizada, conocida como MEGACO. Megaco: (IETF RFC 2885). Megaco define una arquitectura centralizada. Casi todas han sido abandonadas, y el mercado está dividido en dos: H.323 y SIP.

H.323. INTRODUCCION H.323 es un estándar definido por la ITU que define los protocolos para comunicaciones multimedia (voz, datos y video) sobre redes de conmutación de paquetes. H.323 es un paraguas de protocolos que permiten encapsular voz, datos y vídeo sobre IP. Es el protocolo de VoIP más extendido actualmente. Cada puerto H.323 DEBE soportar Voz, pero además puede potencialmente soportar video, lo que lo hace la tecnología más accesible a una más amplia variedad de usuarios y terminales. La arquitectura está basada en un diseño cliente / servidor con multitud de prestaciones. Su potencialidad está distribuida en varios elementos de la red. Es el protocolo de VoIP más extendido en la actualidad.

H.323. PROTOCOLOS Capa de aplicación: CODECS de la señal: Audio (serie G) (G.711 obligatorio, y G.721, G.723, G.728 y G.729 opcionales) Vídeo (Serie H) (H.261 obligatorio, H.263 opcional) Multiconferencias (Serie T) Capa de transporte: RAS (Registration, Admission and Status): Protocolo de gestión de los elementos H.323 (Contra un gatekeeper) H.225: Control de la llamada H.245: Negocia el control del medio y sus posibilidades H.235: Autenticación y seguridad H.450.x: Servicios suplementarios (desvíos, llamada en espera, etc.) RTP (Real-time Transfer Protocol): Protocolo sobre el que se encapsulan las tramas de voz o video.

H.323. PROTOCOLOS www.francisco-valencia.es

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H.323. ELEMENTOS GATEKEEPER (GK): Entidad que proporciona la traducción de direcciones y el control de acceso a la red de terminales H.323, gateways y MCU s. Puede también ofrecer servicios a los mismos, tales como gestión de ancho de banda, localización, etc. GATEWAY: Elemento que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real entre terminales H.323 en la red IP y otros terminales y/o GATEWAYS de una red conmutada (NO IP). En general, su propósito es reflejar, transparentemente, las características de un extremo en la red IP a otro en una red No IP conmutada y viceversa. MCU: Elemento que permite la múltiple conferencia ente terminales o entre terminales y gateways TERMINAL: Extremo de la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real con otro terminal H.323, GATEWAY o unidad de control (MCU), incluyendo señales de control, indicaciones, audio, imagen en color en movimiento y/o datos entre los dos terminales.

H.323. ESCENARIO user Point-to-Point Dial by IP address! or alias user user user Gatekeeper MCU Multipoint Register with Gatekeeper Connect through MCU user user

H.323. ESCENARIO www.francisco-valencia.es

Terminal H.323 H.323. ESCENARIO Terminal H.323 Gatekeeper MCU Switch Router Switch Gateway Terminal H.323 Terminal H.323 RTC/RDSI

GATEKEEPER H.323 www.francisco-valencia.es

FUNCIONALIDAD DEL GATEKEEPER Registro de direcciones Traducción de alias por direcciones IP Control de admisión a al red de VoIP Control de ancho de banda, mediante control de admisión

Registration, Admission and Status (RAS) RAS está definido por la ITU-T como H.225.0 Se utiliza entre puntos finales H.323 y el gatekeeper al que son asignados Capacidades: Descubrimiento automático de gatekeeper Registro de terminal Baja de terminal Localización de terminal Control de acceso a la red

Identificación de gatekeeper www.francisco-valencia.es

Registro de terminal www.francisco-valencia.es

Baja determinal www.francisco-valencia.es

Localización de terminal www.francisco-valencia.es

Endpoint Admission To Network www.francisco-valencia.es

ESTABLECIMIENTO DE LLAMADA H.323 www.francisco-valencia.es

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ESTABLECIMIENTO DE LLAMADA H.323 www.francisco-valencia.es

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GATEWAY H.323 Elemento que traduce señalización entre la red IP y la PSTN POTS (analog) ISDN (digital) Se comporta como un terminal hacia la red IP Se comporta como un FXO o RDSI hacia la red PSTN Realiza las funciones de digitalizacion, codificación, compresión, etc Soporta multitud de CODECS de audio y video

MCU H.323 Elemento que traduce señalización entre la red IP y la PSTN POTS (analog) ISDN (digital) Se comporta como un terminal hacia la red IP Se comporta como un FXO o RDSI hacia la red PSTN Realiza las funciones de digitalizacion, codificación, compresión, etc Soporta multitud de CODECS de audio y video

H.323. CONSIDERACIONES H.323 utiliza estos puertos IP: Puertos 1718, 1719, 1720 y 1731 TCP para configuración y gestión de llamadas Puertos dinámicos UDP entre el 1024 y el 65535 para streams de video y audio. H.323 tiene problemas para atrevesar firwalls, hace falta un firewall de aplicación Hay que abrir muchos puertos de manera dinámica No soporta NAT Parámetros de QoS: Retardo entre 0 150 ms: Excelente Retardo entre 150 300 ms: OK (no válido para telefonía pública) Retardo entre 300 400 ms: Malo Retardo entre 400+ ms: Imposible mantener comunicación Pérdida de paquetes > 0,1%: Audio no aceptable

SIP. INTRODUCCION Sistemas de comunicación Teléfono Email SMS Sistemas de información compartida Audio/video Transferencia de ficheros

SIP. INTRODUCCION Como localizamos a la persona con la que nos queremos comunicar? Cómo sabemos si la persona con la que queremos comunicarnos tiene un dispositivo o sistema compatible con el nuestro y si lo tiene activado o no Cual es la dirección de ese dispositivo concreto?.. Cómo sé que el dispositivo no está en manos de otra persona?

SIP. INTRODUCCION SIP (Session Initiation Protocol), estándar definido por el IETF y publicado en la RFC 3261 para el establecimiento de sesiones multimedia (inicio, gestión y finalización de sesiones multimedia), como sustituto de H.323 y ante la necesidad de invitar a conferencias a usuarios, independientemente de su localización. Sobre H.323 ofrece control de presencia y movilidad, lo que permite buscar a un usuario y no un número / IP. cada usuario dispone de una identidad (Tipo URL) y esta identidad es mapeada sobre cualquier dispositivo SIP, independiente de la localización física Define muchos menos parámetros que H.323, centrándose casi exclusivamente en la señalización, y dejando abierto cuestiones como el uso o no de RTP/RTCP, CODECs a emplear, etc. Mejora sustancialmente las posibilidades de H.323 (Sin posibilidad de implementar nuevos servicios, sin esquema de direccionamiento del usuario ) y lo está sustituyendo en casi todos los escenarios, convirtiéndose en el estándar en VoIP.

SIP. INTRODUCCION SIP es un protocolo de la capa de sesión (señalización) que establece, modifica y termina sesiones entre dos o más participantes Las sesiones incluyen cualquier tipo de datos en forma de streaming (audio, video, etc) Los miembros de una sesión pueden comunicarse en modo multicast, broadcast o unicast. Protocolo sencillo, basado en texto plano, similar a HTTP, que utiliza una estructura cliente-servidor

SIP. INTRODUCCION SIP soporta 5 aspectos importantes de la comunicación: Localización del usuario: Determinación del sistema final que debe emplearse para la comunicación Posibilidades de comunicación del usuario: Determinación del medio y los parámetros que pueden utilizarse. Disponibilidad del usuario: Determina la disposición del extremo contrario para participar en una comunicación Establecimiento de llamada: Aviso ringing y establecimiento de la llamada Gestión de la llamada: Transferencia de datos, gestión, accounting y terminación de la llamada

SIP. PROTOCOLOS SIP está ubicado en la capa de sesión (L5 OSI), y define propiamente dicho el establecimiento de la sesión, dejando abiertos otros aspectos como la codificación de la voz, la reserva de ancho de banda, etc.

SIP. ELEMENTOS PROXY SERVER, REGISTAR: Entidad que gestiona proporciona la traducción de direcciones y el control de acceso a la red de terminales SIP, GATEWAYS y Conference Servers. GATEWAY: Elemento que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real entre terminales SIP en la red IP y otros terminales y/o GATEWAYS de una red conmutada (NO IP) o a una red H.323. En general, su propósito es reflejar, transparentemente, las características de un extremo en la red IP a otro en una red No IP conmutada y viceversa. CONFERENCE SERVER: Elemento que permite la múltiple conferencia ente terminales o entre terminales y gateways TERMINAL: Extremo de la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real con otro terminal SIP, GATEWAY o Conference Server, incluyendo señales de control, indicaciones, audio, imagen en color en movimiento y/o datos entre los dos terminales. Nótese la analogía entre estos elementos y los de H.323

SIP. ROLES Agente User Agent User Agent Client (UAC): El que quiere iniciar una llamada User Agent Server (UAS): El que recibe una llamada Funciones del Proxy Server, Registar Registrar: Acepta y gestiona solicitudes de registro de los clientes Redirect Server: Actúa como un DNS, le envía al cliente la dirección del siguiente salto. Proxy Server: Decide cual es el siguiente salto y reenvía la solicitud

Autenticación Al tiempo que un proxy o registar SIP recibe una solicitud, puede retar al originador de la llamada a autenticarse. Se emplea el mecanismo de hash (como en CHAP). Este protocolo de autenticación se define en la RFC 3261

Session Description Protocol (SDP) SDP es el protocolo empleado para realizar el inicio de sesión (INVITE), y para concluir dichas sesiones. Se define en la RFC 2327 Una sesión multimedia es, para SDP, un conjunto de streams multimedia que tienen una duracción limitada en el tiempo.

SIP. SESIÓN DE LLAMADA Application Establecimiento de sesión SIP y finalización de llamada

SIP. SESIÓN DE LLAMADA Method INVITE Description A session is being requested to be setup using a specified media ACK Message from client to indicate that a successful response to an INVITE has been received OPTIONS A Query to a server about its capabilities BYE A call is being released by either party CANCEL Cancels any pending requests. Usually sent to a Proxy Server to cancel searches REGISTER Used by client to register a particular address with the SIP server

SIP. RESPUESTAS SIP responde de manera similar a HTTP: SIP-Version SP Status-Code SP Reason-Phrase CRLF (SP=Space, CRLF=Carriage Return and Line Feed) Ejemplo:: SIP/2.0 404 Not Found Hay 5 clases de respuesta, en base a la primera cifra del código:

SIP. RESPUESTAS 1xy Informational (request received, continuing to process request) 2xy Success action (successfully recvd., understood & accepted) 3xy Redirection (Further action to be taken to complete the request) 4xy Client error (request contains syntax error or cant be completed at this server) 5xy Server error (server fails to fulfill an apparently valid request) 6xy global failure (request is invalid at any server)

SIP REDIRECT Redirección de llamada utilizando un redirect server

SIP REDIRECT El Servidor SIP, al recibir una llamada a un usuario, devuelve la dirección del usuario

SIP PROXY www.francisco-valencia.es

SIP PROXY El Servidor SIP, al recibir una llamada a un usuario, reenvía esta solicitud al usuario llamado, quedándose en medio en la comunicación.

DUAL PROXY SIP User Agent Client INVITE sip:picard@wcom.com 100 Trying SIP Proxy Server INVITE 404 Not Found ACK SIP User Agent Server 1 INVITE SIP User Agent Server 2 180 Ringing 200 OK 180 Ringing 200 OK C S1 S2 ACK Media Stream BYE 200 OK

EJEMPLO REQUEST SIP Campos (cabeceras) requeridos: INVITE sip:picard@wcom.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP host.wcom.com:5060 From: Alan Johnston <sip:alan.johnston@wcom.com> To: Jean Luc Picard <sip:picard@wcom.com> Call-ID: 314159@host.wcom.com CSeq: 1 INVITE Via: Muestra el camino seguido por la solicitud Call-ID: Identificador de la llamada generador por el origen CSeq: Número de secuencia Generado por el cliente Incrementado en cada request sucesivo

CAMPO VIA DE LA CABECERA El campo VIA indica el camino seguido por la solicitud de la llamada hasta llegar a su destino Cada proxy añade una nueva cabecera VIA indicando su propia dirección, para estar seguro de que la respuesta en una comunicación sigue el mismo camino que la solicitud de la misma Se utiliza para evitar bucles, o para estar seguro de que el camino de regreso no atravesará un firewall que no estaba en el de ida.

SIP. ESCENARIO www.francisco-valencia.es

SIP. DIRECCIONAMIENTO SIP utiliza direcciones de Internet sip:// La forma más común es nombre@dominio También soporta direccionamiento PSTN Se identifica al usuario, no su dispositivo Para completar la llamada hay que traducir la dirección SIP por la dirección IP del dispositivo Ejemplos: sip:alan@wcom.com sip:j.t. Kirk <kirk@starfleet.gov> sip:+1-613-555-1212@wcom.com sip:guest@10.64.1.1

SIP. SEGURIDAD Hay que asegurar la conectividad. Los firewalls podrían filtrar paquetes UDP (RTP), cambiar IP s origen o destino, etc SIP soporta cifrado de las comunicaciones Extremo a extremo Hop by Hop (para meter grabadores, puntos de escucha, etc) Los Proxies pueden requerir autenticación Los usuarios pueden requerir autenticación

Funcionalidades de PSTN con SIP Funcionalidades implementadas en un teléfono SIP Contestar a la llamada Señal de ocupado Rechazo de llamada Identificador de número llamante Mantener llamada en espera Selección de llamadas aceptadas Aviso de Llamada en espera Llamada a tres

Funcionalidades de PSTN con SIP Funcionalidades implementadas en un servidor SIP Reenvío de llamada Desvío si no contesta Buzón de voz Servicio sígueme Ocultación de número llamante

Mobilidad SIP Mobile Host 4 5 SIP Redirect Server Foreign Network SIP Proxy Server Home Network 1 INVITE 2 302 moved temporarily 3, 4 INVITE 7 1 2 Corresponding Host 3 6 5, 6 OK 7 Data

www.francisco-valencia.es Terminales SIP

Seguridad FIABILIDAD: SIP puede usar TCP o UDP en sus mensajes de control (y solo RTP+UDP en el streaming) Si utiliza UDP, los mensajes de control INVITE, BYE, CANCEL, OPTIONS o REGISTER continuamente. INVITE solo se transmite 7 veces. La retransmisión cesa cuando se recibe una respuesta a la solicitud realizada Si utiliza TCP, no necesita retransmitir los paquetes CONFIDENCIALIDAD: SIP soporta cifrado extremo a extremo o hop by hop AUTENTICACIÓN: Los Proxy pueden requerir autenticación, mediante un mecanismos similar a CHAP

Servicios soportados sobre ToIP 1. Introducción y conceptos de telefonía 2. Convergencia de servicios sobre IP 3. Funcionalidades y ventajas de la Telefonía IP 4. Elementos que forman un sistema de Telefonía IP 5. Requerimientos para soportar Telefonía IP 6. Tecnologías de Calidad de Servicio 7. PRACTICA: Configuración de Calidad de Servicio en Redes Cisco 8. Arquitecturas y protocolos de Telefonía IP 9. Servicios Soportados sobre infraestructuras de Telefonía IP 1. Servicios de la ToIP 2. Funcionalidades 3. Servicios de pantalla 4. IP Contact Center 5. Roting de llamadas IP 6. Mensajería unificada 7. Multiconferencia IP 10. Soluciones de fabricantes líderes en Telefonía IP 11. PRACTICA: Configuración de un sistema de ToIP

SERVICIOS DE LA ToIP Integración en la Intranet Corporativa de servicios (Voz, Datos y Aplicaciones)

Todas las funcionalidades de una centralita (desvíos, señalización, etc) Posibilidad de emplear IP extremo a extremo, independientemente de quien gestione las IP PBX Servicios de pantalla FUNCIONALIDADES (I) IP Contact Center Debido a las posibilidades de routing, monitorización y administración, las soluciones basadas en IP se han convertido en viables para el ámbito de los Contact Center. Es posible dar soporte tanto a redes distribuidas entre distintas sedes, como a centros con conexión satélite o también a agentes remotos. Estas posibilidades resultan de la capacidad de dar soporte a cualquier agente en cualquier lugar mientras tenga una conexión IP como si estuviese localizado en la sede central. Por otro estas soluciones permiten enlazar llamadas de voz con información relevante a través de navegadores web y otras aplicaciones

SERVICIOS DE PANTALLA www.francisco-valencia.es

IP CONTACT CENTER Amplia el modelo de negocio Centraliza los mecanismos de atención al cliente Enfoca el servicio para la satisfacción del cliente Permite establecer un modelo de mejora continua Optimiza los procesos y rentabiliza la estructura de atención al cliente Pemite ampliar el espectro de los canales de acceso OPERADORES CLIENTES / USUARIOS

IP CONTACT CENTER www.francisco-valencia.es

Sede Remota En lugar de instalar un sistema de telefonía independiente en cada sede o pequeña oficina remota, se puede implementar una conexión IP LAN-WAN para conectar todos los puntos a la sede central. Las sedes remotas necesitarían teléfonos IP y las pasarelas asociadas a la solución (routers y switches de la LAN remota). El núcleo de procesamiento de las llamadas, los servidores de comunicaciones y las aplicaciones estarían instalados exclusivamente en la sede central. Trabajador Móvil y Teletrabajo Los trabajadores móviles y los empleados que trabajen desde sus domicilios, los unos a través de Hot Spots o simples conexiones Dial Up y los otros, por ejemplo a través de sus conexiones DSL, pueden utilizar soluciones de telefonía como si estuviesen en la sede central, con todos sus servicios y aplicaciones. Toll by Pass FUNCIONALIDADES (II) En determinadas circunstancias las empresas pueden enrutar las llamadas de larga distancia a través de redes de datos abaratando de esta manera los costes de comunicaciones.

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FUNCIONALIDADES (III) Mensajería Unificada (Buzón de voz/correo) La mensajería unificada es una de las claves de la Telefonía IP y permite a los usuarios de red recibir y recuperar mensajes en diferentes formatos (voz, e-mail, fax) desde un único punto de acceso. Especialmente útil para los trabajadores móviles, la mensajería unificada permite a los usuarios acceder y gestionar todos los mensajes que se almacenan en un repositorio común (por ejemplo, Inbox de Outlook). Las pasarelas de telefonía IP hacen de interfaz entre la red telefónica, la red IP y los servidores de e-mail, de fax y de buzón de voz. Multiconferencia IP Permite establecer conferencias de voz y de vídeo a través de la red IP. También permite compartir datos, ficheros y documentos en tiempo real. Con arquitectura SIP la comunicación entre usuarios se puede modificar instantáneamente en función de los recursos disponibles y comunes en ambos extremos. Por ejemplo, se puede empezar una sesión chat, iniciar de manera simultánea - una sesión web común, una llamada telefónica y una sesión de video.

MENSAJERÍA UNIFICADA La fragmentación en las comunicaciones ocasionan que: El 67% de los mensajes se depositan en diferentes lugares. El 65% de las tomas de decisiones se retrasan por la falta de respuesta a tiempo de alguien El 59% de los intentos de comunicación fracasan (no pueden localizar a alguien). El resultado es la frustración personal y profesional y, la pérdida de eficiencia y dinero en un entorno que demanda cada día más movilidad. Fuente: Microsoft

MENSAJERÍA UNIFICADA MENSAJERIA UNIFICADA Permite la integración de mensajes de VOZ, FAX, E-Mail, SMS, etc. Cambio del concepto de mensaje a dispositivos por el de mensaje a personas Asociado al servicio de ToIP Integración con sistemas de movilidad VENTAJAS Mayor y más rápida atención a los clientes Siempre en contacto, independientemente del lugar y el medio disponible Facilidad de utilización y rápido aprendizaje Aumento de eficiencia Fácil administración Simplifica la comunicación con compañeros y empresas colaboradoras

MENSAJERÍA UNIFICADA Operador PDA Teléfono móvil (IP) PBX Teléfono externo FAX SMS MAIL VOZ Teléfono interno LAN Servidor de Mensajería Unificada Correo Telefono tradicional Correo Teléfono IP FAX