Voz, Video y Telefonía. sobre IP. Ing. José Joskowicz. Comunicaciones Corporativas Unificadas

Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas Ing. José Joskowicz Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 1

Introducción Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 2

Voz, Video y Telefonía sobre IP Voz sobre redes de datos Video sobre redes de datos Calidad de voz sobre redes IP Calidad de video sobre redes IP Calidad de Servicio en redes de datos Voz y Video sobre Redes Inalámbricas Protocolos de VoIP H.323 SIP Gestión de proyectos de VoIP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 3

Introducción Por qué unificar? Bajar costos operativos Bajar costos de administración Mejorar las prestaciones Mejorar la productividad Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 4

Aumento de Tráfico de Voz de Larga Distancia Internacional (ILD) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 5

Evolución de Precios de Larga Distancia Internacional (ILD) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 6

Voz sobre Redes de Datos Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 7

Codificación de la voz Algoritmo Descripción G.711 Audio encoding at 64 k bit/s (µ-law and A-law) G.722 7 khz speed at 48, 56 and 64K bit/s (hi-fi voice) G.723.1 Dual Rate Speed at 6.4 and 5.3 k bit/s G.728 16 k bit/s speech G.729 8 k bit/s speech (Conjugate structure- algebraic code excited linear prediction or CS-ACELP) G.729 Annex A Reduce Complexity G.729 Annex B Silence Compression RTAudio 8.8 kb/s (Linear Prediction Coefficients LPC) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 8

Paquetización de la voz Para poder transmitir las muestras codificadas de voz sobre redes de datos, es necesario armar paquetes. Es necesario juntar varias muestras para armar un paquete. Cada paquete tiene una cantidad mínima de información (bytes) de control Cabezal del paquete Origen, destino Etc. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 9

Transmisión de voz sobre redes de datos Flujo de voz, 64 kb/s Ventana RTP UDP IP Ethernet Sobrecarga Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 10

RTP Real Time Protocol Es un protocolo para tranmisión de datos de tiempo real (audio y video) sobre IP Está originalmente estandarizado en el RFC 1889, reemplazado por el RFC 3550 Se basa en UDP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 11

RTP - Cabezal V P X CC M PT Sequence number Timestamp synchronization source (SSRC) identifier contributing source (CSRC) identifiers. 32 bits Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 12

RTP - Cabezal Payload type (7 bits) Payload Type Formato Medio Clock Rate 0 PCM mu-law Audio 8 khz 3 GSM Audio 8 khz 4 G.723 Audio 8 khz 8 PCM A-law Audio 8 khz 9 G.722 Audio 8 khz 14 MPEG Audio Audio 90 khz 15 G.728 Audio 8 khz 18 G.729 Audio 8 khz 26 Motion JPEG Video 90 khz 31 H.261 Video 90 khz 34 H.263 Video 90 khz Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 13

RTP - Cabezal Sequence number ( 16 bits) Número secuencial, generado en el origen. Es usado por el receptor para detectar paquetes perdidos Time Stamp (32 bits) Marca horaria, del momento de la generación del primer byte de la muestra enviada en el paquete Synchronization Source Identifier (32 bits) Identifica el origen Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 14

RTCP RTP Control Protocol El RFC 3550 establece, además del protocolo RTP, un protocolo de control, RTCP Encargado de enviar periódicamente paquetes de control entre los participantes de una sesión Proveer realimentación acerca de la calidad de los datos distribuidos (por ejemplo, de la calidad percibida de VoIP). Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 15

Ancho de banda para Ley A 20 ms de voz Ethernet IP (UDP + RTP) 26 bytes 40 bytes 160 bytes Ventana = 20 ms Bytes de voz/trama = 64 kb/s * 20 ms / 8 = 160 bytes Bytes de paquete IP = 160 + 40 = 200 bytes Bytes de Trama Ethernet = 200 + 26 = 226 bytes Ancho de banda LAN = 226 * 8 / 20 ms = 90.4 kb/s Este ancho de banda es para la voz en UN sentido. Se debe duplicar para tener en cuenta ambos sentidos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 16

Ancho de banda Bytes de voz/trama = Velocidad de muestreo * duración de trama /8 Bytes de paquete IP = Bytes de voz/trama + 40 Bytes de Trama Ethernet = Bytes de paquete IP + 26 Ancho de banda LAN = Bytes de Trama Ethernet * 8 / duración de trama Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 17

Ancho de banda de LAN sin supresión de silencios Tipo de Codec Duración de Trama (ms) Bytes de voz/trama Bytes de paquete IP Bytes de trama Ethernet Ancho de Banda en LAN (kbps) G.711 10 80 240 292 233,6 (64 kbps) 20 160 400 452 180,8 30 240 560 612 163,2 G.729 10 10 100 152 121,6 (8 kbps) 20 20 120 172 68,8 30 30 140 192 51,2 G.723.1 (6.3 kbps) 30 24 127 179 47,8 G.723.1 5.3 kbps 30 20 120 172 45,8 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 18

Ancho de banda de LAN con supresión de silencios Tipo de Codec Duración de Trama (ms) Bytes de voz/trama Bytes de paquete IP Bytes de trama Ethernet Ancho de Banda en LAN (kbps) G.711 10 80 120 146 116,8 (64 kbps) 20 160 200 226 90,4 30 240 280 306 81,6 G.729 10 10 50 76 60,8 (8 kbps) 20 20 60 86 34,4 30 30 70 96 25,6 G.723.1 (6.3 kbps) 30 24 64 90 23,9 G.723.1 5.3 kbps 30 20 60 86 22,9 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 19

Video sobre Redes de Datos Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 20

Codificación de Video JPEG (Joint Photographic Experts Group) Diseñado para comprimir imágenes fijas, tanto en color como en blanco y negro Divide a la imagen en bloques de 8 x 8 píxeles, los que son procesados en forma independiente Dentro de cada uno de estos bloques, se aplica la transformada discreta de coseno (DCT) bidimensional, generando para cada bloque, una matriz de 8 x 8 coeficientes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 21

Codificación de Video MPEG-1 Originalmente diseñado por el Moving Picture Experts Group (MPEG) de la ISO Pensado para el almacenamiento y reproducción digital de aplicaciones multimedia desde dispositivos CD-ROM MPEG-2 Pensado para proveer calidad de video desde la obtenida con NTSC/PAL y hasta HDTV, con velocidades de hasta 19 Mbps Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 22

Codificación en MPEG Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 23

Codificación en MPEG Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 24

MPEG-4 y AVC MPEG-4 Es la evolución de MPEG-1 y 2, y provee la tecnología base para la codificación en base a contenidos, y su almacenamiento, transmisión y manipulación Puede codificar múltiples Objetos de video (MVO Multiple Video Objects) H.264/MPEG-4 Part 10 JVT/H.26L/AVC (Advanced Video Coding) o H.264/AVC Con AVC, para una misma calidad de video, se logran mejoras en el ancho de banda requerido de aproximadamente un 50% respecto estándares anteriores Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 25

Comparación de codecs de video Característica Tamaño del macro-bloque MPEG-1 16x16 MPEG-2 16x16, 16x8 MPEG-4 16x16 H.264/MPEG-4 Part 10/AVC 16x16 Tamaño del bloque Transformada 8x8 DCT 8x 8 DCT 16x16 8x8, 16x8 DCT/DWT 8x8, 16x8, 8x16, 16x16, 4x8, 8x4, 4x4 4x4 Integer transfor Tamaño de la muestra para aplicar la transformada Codificación Estimación y compensación de movimiento Perfiles Tipo de cuadros Ancho de banda 8x8 VLC Si No I,P,B,D < 1.5 Mbps 8x8 VLC Si 5 I,P,B 2 a 15 Mbps 8x8 VLC Si 8 I,P,B 64 kbps a 2 Mbps 4x4 VLC, CAVLC, CABAC Si, con hasta 16 MV 3 I,P,B,SI,SP 64 kbps a 150 Mbps Complejidad del codificador Compatibilidad con estándares previos Baja Si Media Si Media Si Alta No Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 26

Formatos de video Formato Resolución SQCIF 128 96 QCIF 176 144 CIF 352 288 4CIF 704 576 16CIF 1408 1152 VGA 640 x 480 SD 720 x 576 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 27

Ancho de Banda de Video El ancho de banda requerido depende de Tipo de codificación utilizada (MPEG-1, 2, 4, H264, etc.) Resolución (tamaño de los cuadros SD, CIF, QCIF, etc.) Tipo de cuantización seleccionado Movimiento Textura La codificación de video es estadística, y depende de la imagen transmitida Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 28

Calidad vs Ancho de Banda CIF - MPEG-2 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 src2 src3 src4 src5 src7 src9 src10 src13 src14 src16 src17 src18 src19 src20 src21 src22 MOS 1.5 1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Bitrate (Mb/s) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 29

Calidad vs Ancho de Banda Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 30

Tempete Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 31

Calidad de Voz en Redes IP Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 32

Calidad de la voz La calidad de la voz sobre redes de paquetes se ve afectada por varios factores Compresión utilizada Pérdida de paquetes Demora Eco Jitter Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 33

Compresión El proceso de digitalización utilizado degrada la señal de voz. La degradación introducida depende de la técnica utilizada Generalmente, a mayor compresión (menor ancho de banda), mayor degradación Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 34

Pérdida de paquetes A diferencia de las redes telefónicas, donde para cada conversación se establece sobre un vínculo estable y seguro, las redes de datos admiten la pérdida de paquetes. En aplicaciones de voz y video el audio y video es encapsulado en paquetes y enviado, sin confirmación de recepción de cada paquete. Puede haber un porcentaje de paquetes que no llegan al destino Se escucha como interrupciones en la voz, o cortes de video Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 35

Demora (Delay) Se deben a: Algoritmos de compresión G.711 (64 kb/s) 0,13 0,75,ms G.728 (16 kb/s) 2.5 ms G.729 (8 kb/s) 10 15 ms G.723.1 (5.3 o 6.4 kb/s) 37.5 ms RTAudio < 40 ms Procesamiento Implementación de los protocolos Red (latencia) Velocidad de transmisión Congestión Demoras de los equipos de red (colas en routers, gateways, etc.) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 36

Demora (Delay) Tiempo Total = T algoritmo + T transmisión + T propagación + T conmutación + T colas T algoritmo = función del CODEC T transmisión = función de la velocidad y tamaño de trama, paquete o celda T propagación = función del medio de transmisión T conmutación = dependiente de la tecnología (store & foreward o cutthrough) Tiempo de colas = función de la ocupación, prioridad, tamaño y velocidad Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 37

Demora (Delay) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 38

Eco Tiempo transcurrido desde que se habla hasta que se percibe el retorno de la propia voz Si la demora de retorno es menor a 30 ms, o el nivel del retorno está por debajo de los 25 db, el efecto del eco no es percibido. Dado que las demoras de voz sobre redes de datos son altas, puede existir eco Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 39

Jitter Es la variación en las demoras (latencias). Por ejemplo, si dos puntos comunicados reciben un paquete cada 20 ms en promedio, pero en determinado momento, un paquete llega a los 30 ms y luego otro a los 10 ms, el sistema tiene un jitter de 10 ms. El jitter afecta la percepción de la voz, y puede evitarse mediante buffers Los buffers agregan una demora adicional al sistema, ya que deben retener paquetes para poder entregarlos a intervalos constantes. Cuánto más variación de demoras (jitter) exista, más grandes deberán ser los buffers, y por lo tanto, mayor demora total tendrá el sistema. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 40

Medida de la calidad de voz en redes IP Para que la tecnología de VoIP pueda ser utilizada corporativamente, es esencial garantizar una calidad de voz aceptable. Para ello se han desarrollado métodos para medirla. Subjetivos Se basan en conocer directamente la opinión de los usuarios Objetivos Miden propiedades físicas de una red para prever o estimar la performance percibida por los usuarios Intrusivos No Intrusivos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 41

Métodos Subjetivos La calidad de la voz se establece a través de la opinión del usuario ACR: Absolute Category Rating Se califica el audio con valores entre 1 y 5, siendo 5 Excelente y 1 Malo MOS (Mean Opinión Score) es el promedio de los ACR medidos entre un gran número de usuarios DCR: Degradation Category Rating Se califica entre 1 y 5, siendo 5 cuando no hay diferencias apreciables entre el audio de referencia y el medido y 1 cuando la degradación es muy molesta DMOS (Degradation MOS) el promedio de los valores DCR medidos entre un gran número de usuarios Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 42

Métodos objetivos: ITU-T P.862 La recomendación ITU-T P.862 presenta un método objetivo para la evaluación de la calidad vocal de extremo a extremo El método objetivo descrito se conoce por "evaluación de la calidad vocal por percepción" (PESQ, perceptual evaluation of speech quality). Se compara una señal inicial X(t) con una señal degradada Y(t) que se obtiene como resultado de la transmisión de X(t) a través de un sistema de comunicaciones (por ejemplo, una red IP). La salida de PESQ es una predicción de la calidad percibida por los sujetos en una prueba de escucha subjetiva que sería atribuida a Y(t). Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 43

ITU-T P.862 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 44

ITU-T P.862 Lo esencial en este proceso es la transformación de las dos señales, la inicial y la degradada, en una representación interna que intenta reproducir la representación psicoacústica de señales de audio en el sistema auditivo humano. El modelo cognitivo de PESQ termina brindando una distancia entre la señal vocal inicial y la señal vocal degradada ( nota PESQ ), la que corresponde a su vez con una predicción de la MOS subjetiva. La nota PESQ se hace corresponder a una escala similar a la de MOS Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 45

Métodos objetivos: ITU-T P.563 El algoritmo P.563 es aplicable para la predicción de la calidad vocal sin una señal de referencia independiente En comparación con la ITU-T P.862 que compara una señal de referencia de elevada calidad con la señal degradada en base a un modelo perceptual, P.563 predice la calidad de la voz de una señal degradada sin una señal vocal de referencia dada El enfoque utilizado en P.563 puede visualizarse como un experto que escucha una llamada real con un dispositivo de prueba Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 46

ITU-T P.563 vs ITU-T P.862 Señal de voz de entrada Señal de voz de salida Experiencia Expectativa Semantica Canal en prueba Evaluación subjetiva MOS Evaluación intrusiva de la calidad vocal (basada en dos extremos) MOS Evaluación no intrusiva de la calidad vocal (basada en un extremo) MOS Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 47

ITU-T P.563 Trata de detectar tres clases de degradación de la señal de voz: Desnaturalización de la voz Análisis del tracto vocal, tratando de identificar si existe una marcada robotización Análisis de ruidos adicionales intensos SNR estática (nivel básico del ruido de fondo) SNR por segmentos de voz Interrupciones, silenciamientos y recortes temporales Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 48

ITU-T P.563 Cada clase de distorsión utiliza una combinación lineal de varios parámetros, con lo que se genera una calidad vocal intermedia. La calidad vocal definitiva se calcula combinando los resultados de calidad vocal intermedia con algunas características adicionales de la señal. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 49

Métodos objetivos: E-Model La ITU ha definido un modelo, llamado E-Model (ITU-T G.107), para estimar la calidad de la voz sobre redes de paquetes, teniendo en cuenta factores medibles de la red El resultado del E-Model es un valor escalar llamado R, que puede ser directamente relacionado con el MOS (ITU-T P.800) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 50

R versus MOS Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 51

Definición de R R = Ro - Is - Id Ie,eff + A Ro =Fuentes de ruido independientes del sistema Ruido ambiental, tanto en el origen como en el destino El máximo teórico es 100 Is = Deterioro simultáneo a la generación de la señal digital Volumen excesivo, distorsión de cuantización Id = Deterioro causado por las demoras Demoras, Jitter, Eco Ie,eff = Deterioro causado por el Codec y la pérdidas de paquetes A = Factor de Mejoras de Expectativas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 52

MOS según el Codec STD Kbps Algoritmo MOS Observaciones Retardo Uso de 1 a 5 Encoding CPU Toll Quality 4 a 5 Telefonía analógica - - G.711 64 PCM 4,4 Telefonía digital 0,75 ms - G.726/7 40/32/24/16 ADPCM 4,2 Telefonía digital comprimida 1 bajo G.728 16 LD-CELP 3,6 Low Delay-Code Excited Linear Prediction bajo muy alto G.729 8 CS-ACELP 4,2 VoIP/FR/ATM Netmeeting 15 ms alto G.729A 8 CS-ACELP 3,7 VoIP/FR/ATM Netmeeting 15 ms alto G.723.1 5,3 ACELP 3,5 VoIP/FR/ATM Netmeeting 37,5 ms moderado G.723.1 6,4 MP-MLQ 3,98 VoIP/FR/ATM Netmeeting 37,5 ms moderado Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 53

Valores de I e según el Codec Codec Type PCM ADPCM CS-ACELP ACELP MP-MLQ Reference Waveform Codecs G.711 G.726, G.727 Speech Compression Codecs G.729 G.729-A + VAD G.723.1 G.723.1 Operating Rate kbit/s 64 40 8 8 5.3 6.3 I e Value 0 2 10 11 19 15 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 54

Efectos del Codec y la Demora Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 55

Efecto del Eco y la demora 100 User Satisfaction Very satisfactory 90 Satisf actory R 80 70 60 Some users dissatisfied Many users dissatisfied Exceptional limiting case TELR = 65 db TELR = 60 db TELR = 55 db TELR = 50 db TELR = 45 db 50 0 100 200 300 400 500 One-way Delay (ms) TELR = Talker Echo Loudness Rating. Cuanto más atenuado el eco percibido (mayor valor en db de TELR), menor efecto tiene el eco sobre la degradación Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 56

Efectos de la Demora y la Pérdida de paquetes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 57

Efectos de la Demora y la Pérdida de paquetes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 58

Estimación de A Ejemplo de sistema de comunicación Valor máximo de A Convencional (alámbrico) 0 Movilidad mediante redes celulares en un edificio 5 Movilidad en una zona geográfica o en un vehículo en movimiento 10 Conexión con lugares de difícil acceso, por ejemplo, mediante conexiones de múltiples saltos por satélite 20 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 59

Relación entre R y MOS Excelente 5 MOS Buena 4 Mediocre 3 Pobre 2 Mala 1 0 20 40 60 80 100 R G.107_FB.2 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 60

Calidad de Video en Redes IP Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 61

Calidad de Video Varios tipos de degradaciones suelen presentarse en las señales de video transmitidas sobre redes de paquetes A su vez, varios tipos de degradaciones obedecen al método de codificación utilizado El estudio en esta área es todavía un tema de investigación Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 62

Degradaciones en video digital Efecto de bloques (blocking) Efecto de imagen de base (basis image) Borrosidad o falta de definición (Blurring) Color bleeding (Corrimiento del color) Efecto escalera y Ringing Patrones de mosaicos (Mosaic Patterns) Contornos y bordes falsos Errores de Compensaciones de Movimiento (MC mismatch) Efecto mosquito Fluctuaciones en áreas estacionarias Errores de crominancia Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 63

Pérdida de paquetes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 64

Demora / Jitter Aun no existe consenso en la influencia de las demoras en la calidad percibida Los Jitter-Buffer aportan un componente de demora apreciable en las aplicaciones de video Se han propuesto técnicas para bajar las demoras en el comienzo de la reproducción y aún así mantener Buffers grandes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 65

Demora / Jitter Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 66

Medida de la calidad de video La manera más confiable de medir la calidad de una imagen o un video es la evaluación subjetiva, realizada por un conjunto de personas que opinan acerca de su percepción El MOS (Mean Opinion Score) es la métrica generalmente aceptada como medida de la calidad Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 67

Medidas Objetivas de Calidad de video PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) MSE = 1 TMN N [ x ( m, n, t ) y ( m, n, t ) ] n M T = 1 m = 1 t = 1 2 RMSE= MSE PSNR = 10log 10 2 L MSE Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 68

Evaluaciones de imágenes comprimidas con JPEG Tiffany original y comprimida MSE=165 Lago original y comprimida MSE=167 Mandril original y comprimida MSE=163 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 69

Evaluación de imágenes comprimidas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 70

Calidad de video Métodos objetivos FR - Full Reference Se basan en la disponibilidad completa de la señal original RR Reduced Reference Se trata de enviar, junto con el video codificado, algunos parámetros que caractericen a la señal, y que sirvan de referencia en el receptor para poder estimar la calidad percibida NR - No Reference Intentan estimar la calidad percibida basándose únicamente en el análisis de la señal recibida Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 71

VQEG El VQEG (Video Quality Expert Group) está llevando a cabo un gran trabajo sistemático y objetivo de comparación de modelos El objetivo del VQEG es proporcionar evidencia para los organismos internacionales de estandarización acerca del desempeño de diversos modelos propuestos, a los efectos de definir una métrica estándar y objetiva de calidad percibida de video digital (VQM Video Quality Metric) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 72

Areas de estudio de VQEG FR-TV (Full Reference TV) RRNR-TV (Reduced Reference, No Reference TV) Multimedia HDTV Hybrid Perceptual / Bitstream Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 73

VQEG FR-TV La ITU ha estandarizado en junio de 2004 a los cuatro mejores algoritmos en las recomendaciones ITU-T J.144 y ITU-R BT.1683 British Telecom BTFR (Reino Unido) Yonsei University/Radio Research Laboratory/SK Telecom (Corea) Centro de Investigación y Desarrollo en Telecomunicaciones (CPqD) (Brasil) National Telecommunications and Information Administration (NTIA)/Institute for Telecommunication Sciences (ITS) (Estados Unidos) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 74

VQEG Multimedia Se han evaluado modelos del tipo FR, RR y NR para aplicaciones multimedia, en formatos de pantalla VGA, CIF y QCIF En total se presentaron 5 modelos, propuestos por NTT, OPTICOM, Psytechnics, SwissQual y Yonsei University Sobre la base de los resultados, se han publicado las recomendaciones ITU-T J.246 (RR) y ITU-T J.247 (FR). Los modelos NR no han presentado resultados lo suficientemente satisfactorios Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 75

VQEG HDTV El objetivo es evaluar modelos del tipo FR, RR y NR, para la predicción de la calidad de video percibida en aplicaciones de televisión digital de alta resolución (HDTV). Las pruebas se limitan a codecs MPEG-2 y H.264, incluyendo eventuales errores de transmisión. La resolución de pantalla a evaluar es 1080i @ 50/60 Hz y 1080p @ 25/30 fps Se espera tener los resultados para fines de 2009 o comienzos de 2010 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 76

Métodos objetivos: ITU-T G.1070 Opinion Model for video-telephony applications Es una recomendación reciente (Abril 2007) Propone un algoritmo de estimación de la calidad de video teléfonos en ambientes de redes de datos Para ser utilizada como herramienta de diseño o planeación Estima tres parámetros de calidad Sq Speech Quality Vq Video Quality MMq Multimedia Quality Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 77

ITU-T G.1070 Framework Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 78

ITU-T G.1070: Coeficientes para cada Codec Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 79

ITU-T G.1070: Sq Básicamente se reduce al E-Model, simplificado Q = Ro - Id Ie,eff Sq = f(q), similar al E-Model Los efectos de la demora se incluyen en el MMq, y por lo tanto, se excluyen del Sq Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 80

ITU-T G.1070: Vq Se propone V = 1+ I e q c P D plv Pplv Ic = f (codec, bitrate, frame rate) DPplV = f (codec, bitrate, frame rate) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 81

ITU-T G.1070: MMq Se propone MM T q = m 1 MM SV + m 2 MM T + m 3 MM SV MM + m 4 Calidad AudioVisual MMSV = f (Vq, Sq) Efectos de las demoras MMT = f (Speech Delay, Video Delay) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 82

Calidad de Servicio en Redes de Datos Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 83

Impacto de las aplicaciones Multimedia en las Redes IP La calidad percibida por los usuarios (Calidad de la Experiencia - QoE) se ve afectada por diversos factores Ancho de banda Pérdida de paquetes Demoras Jitter (Variación de la demora) Es necesario adecuar las redes de datos para soportar este tipo de aplicaciones, implementado estrategias de manejo de calidad de servicio (QoS Quality of Service) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 84

Calidad de Servicio (QoS) Técnicas utilizadas Priorización A nivel de capa 2, capa 3, capa 4, etc. Fragmentación Necesaria en enlaces de baja velocidad Control de los retardos máximos Fundamental para la calidad conversacional Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 85

Problemas en enlaces de baja velocidad 100 Mb/s 1 Mb/s LAN Router WAN Router La diferencia de velocidades hace necesario formar Colas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 86

Problemas en enlaces compartidos 100 Mb/s Up-link Switch Switch LAN Servers La concurrencia sobre un mismo uplink hace necesario formar Colas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 87

Problemas en enlaces compartidos WAN o Up-link LAN Cola Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 88

Priorización Permite marcar tramas, paquete o cierto tipo de tráfico con diferentes prioridades En los switchs o routers se pueden formar varias colas, según las prioridades de los paquetes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 89

QoS en Capa 2 Las recomendaciones IEEE 802.1q y IEEE 802.1p incorporan 4 bytes adicionales a las tramas Ethernet, donde se puede incluir información acerca de VLANs y etiquetas que identifican la prioridad de la trama. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 90

Tramas 802.1q SFD Trama normal Preámbulo S F D Dir Origen Dir Destino L Datos / Relleno FCS 7 1 6 6 2 46 1500 4 Preámbulo S F D SFD Dir Origen Dir Destino Trama 802.1q T P I T C I L Datos / Relleno FCS 7 1 6 6 2 2 2 46 1500 4 Tag Protocol Identifier 81 00 Tag Control Information Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 91

Campo TCI Tag Control Information TCI CFI PR VLAN ID 3 1 12 PR = Prioridad CFI = Canonical Format Indication VLAN ID = Identificador de VLAN (LAN Virtual) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 92

Prioridad en 802.1p Permite 8 prioridades: 0-7 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 93

Prioridad en 802.1p Colas Prioridad = 0 Prioridad = 1 Prioridad = 3 Prioridad = 4 Salida (ordenada por prioridad) Prioridad = 5 Prioridad = 6 Prioridad = 7 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 94

Estrategias de encolamiento y priorización FIFO (First In, First Out) El primer paquete que haya ingresado en una cola, es el primero en salir. PQ (Priority Queuing) La salida de los paquetes se realiza según el orden estricto de prioridad, y dentro de cada prioridad, según el orden de llegada. Este tipo de encolamiento puede hacer que, si existe siempre tráfico de alta prioridad, el tráfico de baja prioridad nunca sea enviado. FQ (Fair Queuing) Es un esquema en el que cada cola se accede en forma circular, asegurando una distribución uniforme de ancho de banda entre todas las colas. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 95

Estrategias de encolamiento y priorización WRR (Weighted Round Robin) Permite asignar diferentes anchos de banda a cada cola. WFQ (Weighted Fair Queuing) Es una combinación de PQ y FQ, garantizando que aplicaciones de alto tráfico no monopolicen el enlace. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 96

VLAN Muchos switches de datos permiten implementar cierta priorización del tráfico basado en VLANs De esta forma, se puede poner a todos los dispositivos de VoIP en la misma VLAN, y darle prioridad frente al tráfico de otras VLANs, dedicadas a aplicaciones de datos Adicionalmente, en este caso el tráfico de voz no se ve afectado por el de datos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 97

QoS en Capa 3 DiffServ (Differentiated Services) es comúnmente utilizado para gestionar prioridad en los paquetes La información de priorización se encuentra en el cabezal del paquete IP, en un campo llamado TOS (Type Of Service) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 98

Cabezal IP con TOS Versión Largo TOS Largo total del cabezal Resto del cabezal IP 4 4 8 16 DSCP ECN 6 2 DSCP = Differentiated Services Code Point ECN = Explicit Congestion Notification Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 99

DSCP Es posible codificar hasta 2 6 = 64 posibles prioridades. De éstas, 32 están reservadas para usos experimentales 32 pueden ser utilizadas 21 están estandarizadas por el IETF Las prioridades estandarizadas se dividen en 3 grupos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 100

DSCP DE (DEfault) Se asume el comportamiento por defecto, utilizando por tanto técnicas de encolamiento de mejor esfuerzo. El valor típico de DSCP para este tipo de tráfico es 000000. AF (Assured Forwarding) Estandarizado en el RFC 2597, donde se definen 4 clases de prioridades dentro de este tipo de priorización. EF (Expedited Forwarding) Estandarizado en el RFC 3246, establece las máximas prioridades para el tráfico marcado con este identificador. El valor típico de DSCP utilizado es 101110 (46 decimal). Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 101

ECN Permite conocer el estado de congestión del destino. Es utilizado para que el destino pueda indicarle a la fuente, aún antes de perder paquetes, que existe cierto estado de congestión, de manera que la fuente pueda tomar los recaudos apropiados, por ejemplo, disminuyendo el ancho de banda utilizado. ECN = 11 indica que existe congestión ECN = 10 o 01 indican que no existe congestión. ECN = 00 indica que el extremo distante no soporta la función de notificación de congestión. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 102

Otros mecanismos de priorización en Capa 3 RSVP (Resource Reservation Protocol) Establece los mecanismos para reservar cierto ancho de banda en la comunicación entre dispositivos que pasen a través de routers. El tráfico también puede ser priorizado en base a la dirección IP de origen o destino. Esto puede ser implementado cuando se utilizan direcciones IP estáticas. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 103

QoS en Capa 4 y superiores Los paquetes de datos pueden ser priorizados en base a los puertos TCP o UDP. Sin embargo, diferentes aplicaciones podrían utilizar los mismos puertos, por lo que este tipo de priorizaciones debe ser evaluada en cada caso. Es posible también tener prioridades según el protocolo de capas superiores. Por ejemplo, puede ser priorizado el tráfico RTP respecto a otros, y asignarlo a las colas de alta prioridad. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 104

Fragmentación Prioridad = 2 Paquete largo de baja prioridad Varias Colas Prioridad = 1 Enlace de baja velocidad Las colas y prioridades no resuelven el problema de paquetes largos sobre enlaces de baja velocidad Es necesario Fragmentar Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 105

Fragmentación 64 kb/s WAN Colas 1.500 bytes / 64 kb/s = 187 ms Paquete de más de 1500 bytes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 106

Fragmentación Trama [Bytes] Ethernet MTU Paq. de Voz 1500 32 Velocidad Tiempo Tiempo [Kbps] [ms] [ms] 64 187,50 4,00 128 93,75 2,00 256 46,88 1,00 512 23,44 0,50 1024 11,72 0,25 2048 5,86 0,13 34000 0,35 0,01 155000 0,08 0,00 622000 0,02 0,00 Requiere fragmentación en las tramas de datos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 107

Retardos punta a punta para la voz Paq: 1500/100 bytes 64 Kb 2 Mb 64 Kb DTE DTE DTE DTE Ttrans 187.5 / 12.5 ms 6 / 0,4 ms 187.5 / 12.5 ms Tcola (2 paq) 375 / 25 ms 12 / 0,8 ms 375 / 25 ms Codec (G.723) 30 ms Total paquete 1500 bytes (sin colas): 187.5 + 6 +187.5 =381 ms Total paquete voz 100 bytes G.723 (sin colas): 30 + 12.5 + 0.4 + 12.5 = 30 + 25.24 = 55.4 ms Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 108

VoWLAN Voz y Video sobre Redes Inalámbricas Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 109

VoWLAN Las tecnologías de voz sobre redes de datos inalámbricas se conocen generalmente como VoWLAN (Voice over Wireless LAN) o VoWi-Fi (Voz sobre Wi- Fi) Está comenzando a incrementarse la demanda de esta tecnología en el mercado corporativo Sin embargo, este tipo de tecnologías presentan desafíos adicionales para obtener una calidad aceptables Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 110

Recomendaciones IEEE 802.11 Recomendación Año Descripción 802.11 1999 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) 802.11a 1999 Amendment 1: High-speed Physical Layer in the 5 GHz band 802.11b 1999 Higher speed Physical Layer (PHY) extension in the 2.4 GHz band 802.11b Cor1 802.11d 2001 2001 Higher-speed Physical Layer (PHY) extension in the 2.4 GHz band Corrigendum1 Specification for Operation in Additional Regulartory Domains 802.11f 802.11g 2003 2003 Recommended Practice for Multi-Vendor Access Point Interoperability via an Inter-Access Point Protocol Across Distribution Systems Further Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band 802.11h 802.11i 802.11j 802.11x 802.11e 802.11r 2003 2004 2004 2004 2005 2008 Spectrum and Transmit Power Management Extensions in the 5GHz band in Europe Medium Access Control (MAC) Security Enhancements 4.9 GHz 5 GHz Operation in Japan Based Network Access Control Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements Fast Basic Service Set (BSS) Transition Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 111

Arquitectura 802.11 Distribution System Access Point AP AP Basic Service Set (Celda) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 112

Modelo de capas 802.11 AP LLC Relay 802.11 MAC 802.11 MAC 802.3 MAC 802.11 PHY Wireless 802.11 PHY 802.3 PHY Ethernet LAN Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 113

Velocidades en 802.11 Recomendación Año Velocidad máxima 802.11 1999 2 Mb/s 802.11a 1999 54 Mb/s 802.11b 1999 11 Mb/s 802.11g 2003 54 Mb/s 802.11n 2010? 600 Mb/s? Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 114

Desafíos en VoWLAN Cobertura Movilidad Calidad de Servicio Capacidad Seguridad Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 115

Cobertura La cobertura de las redes WLAN muchas veces se limita a las áreas donde se conectan los usuarios (salas de reuniones compartidas, recepción, etc.) Bajas señales de radio frecuencia son soportadas por las aplicaciones típicas de datos (correo electrónico, navegación en Internet, etc.), aún con tasas de errores elevadas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 116

Cobertura Las aplicaciones de telefonía móvil requieren una cobertura extendida, en escaleras, pasillos, áreas de descanso, y diversos sectores donde típicamente no eran áreas de trabajo para conexión de laptops Los AP deben ser ubicados de tal forma que sus áreas de cobertura se solapen lo suficiente para que no se produzcan cortes o interrupciones en la comunicación Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 117

Movilidad El proceso de Roaming es lento. A nivel de cada 2: búsqueda de un nuevo AP re-asociación re-autenticación (IEEE 802.11x ) La re-autenticación es el proceso que mas demora (de cientos de milisegundos a varios segundos) La IEEE 802.11r (de 2008) mejora los tiempos de re-autenticación Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 118

Movilidad A nivel de cada 3: búsqueda de un nuevo AP re-asociación re-autenticación (IEEE 802.11x ) renovación de dirección IP La renovación de dirección IP puede llevar varios segundos (DHCP) Existen mecanismos propietarios para bajar estos tiempos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 119

Calidad de Servicio Cuando la red inalámbrica se comparte entre aplicaciones de voz y de datos, la calidad de la voz y el video pueden verse fuertemente afectadas, debido a que los paquetes de datos pueden ser excesivamente largos, a velocidades de transmisión relativamente bajas, generando por tanto demoras y jitter mayores a lo que se produce en redes cableadas Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 120

Calidad de Servicio IEEE 802.11e (2005) establece dos nuevas estrategias de acceso al medio, para asegurar la calidad de servicio EDCA (Enhanced Distributed Control Access) Establece 4 categorías de acceso: voz, video, mejor esfuerzo y background HCCA (Hybrid Controlled Channel Access) Sistema centralizado de control que permite a las aplicaciones reservar recursos de red basados en sus características de tráfico Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 121

WMM Wi-Fi Multi Media Basado en EDCA, establece 4 categorías de acceso Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 122

WMM Wi-Fi Multi Media Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 123

Capacidad La cantidad máxima de llamadas en determinada área será función de la cantidad de usuarios en dicha área, y de las reglas de tráfico habituales en telefonía La capacidad de las redes WLAN está esencialmente determinada por la cantidad de canales de RF no solapados y la densidad de APs instalados Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 124

Capacidad Agregando APs que utilicen canales de RF que no interfieran (que no se solapen en la frecuencia) se incrementa la capacidad en un área determinada Si los canales se solapan, agregar más APs genera interferencia de RF, lo que termina disminuyendo la capacidad. 802.11b/g tienen únicamente 3 canales de RF que no se solapan 802.11a tiene de 8 a 20 canales de RF que no se solapan Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 125

Protocolos de VoIP H.323 Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 126

H.323 Es un estándar base para las comunicaciones de audio, video y datos a través de redes IP que no proveen calidad de servicio garantizada La primera versión fue aprobada en 1996 por la ITU. La versión 6 fue aprobada en junio de 2006 Es parte de las recomendaciones H.32x (como por ejemplo H.320 para ISDN y H.324 para la PSTN) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 127

Arquitectura de H.323 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 128

Componentes de H.323 Terminales Gateways ( pasarelas ) Gatekeepers Multipoint Control Units ( Unidades de control multipunto, para conferencias ) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 129

Terminales H.323 Son los telefonos multimadia IP Deben soportar comununicaciones de voz, y opcionalmente comunicaciones de video y datos Pueden ser equipos stand alone conectados directamente a la LAN, o software de PC Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 130

Terminal H.323 Micrófono Parlante Alcance de H.323 Audio Codec G.711, G.722, G.723, G.728, G.729 Cámara Display Video Codec H.261, H.263 RTP RTCP UDP Equipos de datos Intrerfaz de datos T.120 Control Canal de control H.245 IP Control Interfaces de usuario Canal de señalización H,225.0 (Q.931) Canal de RAS H.225.0 TCP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 131

Estándares de Audio G.711 Codificación de la voz a 64 kb/s (Ley A o Ley mu) G.729 Codificación de la voz a 8 kbps utilizando algoritmos de compresión del tipo Conjugate-Structure Algebraic-Code-Excited Linear Prediction (CS-ACELP) G.723.1 Codificación de la voz a 6.4 kbps y 5.3 kbps Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 132

Estándares de Video H.261 Algoritmos de digitalización y compresión de video, utilizado para video conferencias. Utiliza multiplos de 64-kbits/s. H.263 Algoritmo de digitalización y compresión de video, optimizado para bajas velocidades de datos y poco movimiento. H.263 es una mejora de H.261, diseñado para tener buenas calidades de video a velocidades menores a 64 kbits/sec. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 133

Estándares de Datos T.120 Protocolos y servicios para comunicaciones de datos en tiempo real entre varios puntos. Utilizado para compartir documentos en video conferencias. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 134

Estándares de Control H.245 Describe los mensajes y procedimientos para abrir y cerrar canales lógicos para audio, video y datos, y para realizar el control de las comunicaciones Q.931 (H.225) Protocolo de control de conexiones (similar a ISDN) RAS Registration/Admission/Status: Protocolo de comunicacion con el Gatekeeper RTP / RTCP Real-Time Protocol / Real-Time Control Protocol : Protocolo que define los procedimientos para manejar datos de tiempo real Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 135

Gateways Realiza funciones de interconexión entre sistemas H.323 y sistemas de otro tipo (por ejemplo redes ISDN o PSTN) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 136

Gatekeeper Actúa como punto central de las llamadas de una determinada zona (como PBX virtual ). Funciones de control: Traducción de direcciones Gerenciamiento del ancho de banda Ruteo de llamadas H.323 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 137

Funciones obligatorias de Gatekeepers Traducción de direcciones De números de teléfonos o nombres a direcciones de red Control de Admisión Autorización de uso a los diversos dispositivos (terminales, gateways, MCUs) Control de Ancho de banda Manejo del ancho de banda permitido para cada servicio y/o terminal Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 138

Funciones opcionales de Gatekeepers Autorización de llamadas Control de llamadas (con fines administrativos - costos) Control de la señalización Otras funciones, de acuerdo a criterios de los fabricantes Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 139

Multipoint Control Units Soporta conferencias entre 3 o más puntos Consiste de: MC: Multipoint Controller Encargado de la señalización H.245 entre los terminales MP: Multipoint Processors Encargado de mezclar y procesar audio video y/o datos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 140

Tipos de conferencias Centralizadas Utiliza MCU para centralizar el control y contenido de la conferencia (dispone de MC y MP centralizado). La comunicación es siempre punto a punto Descentralizadas Utilizan la tecnología de Multicast, donde el audio y video es enviado por cada terminal a todos los otros (utiliza MC y no MP) Hibridas Conjuga los modos anteriores Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 141

Esquema de un MCU en H.323 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 142

H.323 en el modelo OSI Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 143

Establecimiento de llamadas Direct Call Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 144

Establecimiento de llamadas Gatekeeper Routed Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 148

Fast Connect Con este procedimiento el terminal que origina una llamada pude proponer un conjunto de canales de medios para su inmediata apertura en el mensaje de establecimiento (setup) H.225 Se utiliza el campo faststart, lo que permite encapsular mensajes de apertura de canales de medios H.245 (openlogicalchannal) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 152

Protocolos de VoIP SIP Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 153

SIP En marzo de 1999 es aprobado el RFC 2543, por el grupo de estudio MMUSIC del IETF, dando origen oficial al protocolo SIP (Session Initiaton Protocol) SIP tiene sus orígenes a fines de 1996, como un componente del Mbone (Multicast Backbone) El Mbone, era una red experimental montada sobre la Internet, para la distribución de contenido multimedia, incluyendo charlas, seminarios y conferencias de la IETF. Uno de sus componentes esenciales era un mecanismo para invitar a usuarios a escuchar una sesión multimedia, futura o ya establecida. Básicamente un protocolo de inicio de sesión (SIP). En junio de 2002, el RFC 2543 fue reemplazado por un conjunto de nuevas recomendaciones, entre las que se encuentran los RFC 3261 al 3266. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 154

Filosofía de SIP Estándar de Internet Promocionado por IETF - http://www.ietf.org Reutilizar la tecnología de Internet: URLs, DNS, proxies Reutilizar el código HTTP Textual, sencillo de implementar y depurar Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 155

Mensajería SIP La mensajería SIP está basada en el esquema Request Response de HTTP. A diferencia de H.323, todos los mensajes son de texto plano, y por lo tanto fáciles de interpretar Para iniciar una sesión se envía un mensaje de Request a una contraparte de destino. El destino recibe el Request, y lo contesta con el correspondiente Response. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 156

Ejemplo de una llamada SIP sip:manuel@192.168.2.2 sip:nancy@192.168.2.4 INVITE con SDP 100 Tryinig 180 Ringing 200 OK con SDP ACK INVITE sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0 From: sip:manuel@192.168.2.2 To: sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0 100 Trying Medios SDP: SIP/2.0 G.729 180 Ringing SIP/2.0 MPEG-I 200 Video OK Establecimiento de la llamada Medios SDP: G.729 ACK sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0:5060 MPEG-I Video RTP Audio G.729 Flujo de datos RTP Video MPEG-1 BYE 200 OK BYE sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0:5060 Finalización de la llamada SIP/2.0 200 OK Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 157

SIP Requests Los mensajes de Request tiene el formato: <Método> <URL> <SIP-Version> Ejemplo: INVITE sip:nancy@fing.com SIP/2.0 Método Descripción INVITE A session is being requested to be setup using a specified media ACK OPTIONS BYE CANCEL REGISTER Message from client to indicate that a successful response to an INVITE has been received A Query to a server about its capabilities A call is being released by either party Cancels any pending requests. Usually sent to a Proxy Server to cancel searches Used by client to register a particular address with the SIP server Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 158

SIP Requests Método Descripción SUBSCRIBE Used to request status or presence updates from the presence server NOTIFY Used to deliver information to the requestor or presence watcher. REFER Used to referring the remote user agent to a web page or another URI MESSAGE Used to transport instant messages (IM) using SIP UPDATE INFO PRACK Used to modify the state of a session without changing the state of the dialog Used by a user agent to send call signaling information to another user agent with which it has an established media session Provisional ACK. Used to acknowledge receipt of reliably transported provisional responses (1xx) Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 159

SIP Responses Las respuestsa SIP son del estilo HTTP: <SIP-Version> < Status-Code> <Reason> Ejemplo: SIP/2.0 404 Not Found Respuesta 1xx 2xx 3xx 4xx 5xx Descripción Informational Request received, continuing to process request. (180 Ringing 181 Call is Being Forwarded ) Success Action was successfully received, understood and accepted. (200 OK ) Redirection Further action needs to be taken in order to complete the request. Client Error Request contains bad syntax or cannot be fulfilled at this server. Server Error Server failed to fulfill an apparently valid request. 6xx Global Failure Request is invalid at any server. Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 160

Ejemplo: INVITE INVITE sip:pepe@fing.com SIP/2.0 Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com;branch=z9hg4bk776asdhds Max-Forwards: 70 To: Pepe <sip:pepe@fing.com> From: Alicia <sip:alicia@abc.com>;tag=1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710@pc33.montevideo.com CSeq: 314159 INVITE Contact: <sip:alicia@pc33.montevideo.com> Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 Cabezal v=0 o=agarcia 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4 s=phone Call c=in IP4 100.101.102.103 t=0 0 m=audio 49170 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 161

Ejemplo: INVITE INVITE sip:pepe@fing.com SIP/2.0 Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com;branch=z9hg4bk776asdhds Max-Forwards: 70 To: Pepe <sip:pepe@fing.com> From: Alicia <sip:alicia@abc.com>;tag=1928301774 Call-ID: a84b4c76e66710@pc33.montevideo.com CSeq: 314159 INVITE Contact: <sip:alicia@pc33.montevideo.com> Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 v=0 o=agarcia 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4 s=phone Call c=in IP4 100.101.102.103 t=0 0 m=audio 49170 RTP/AVP 0 a=rtpmap:0 PCMU/8000 Cuerpo SDP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 162

Cabezal Tienen un formato del tipo Campo: Valor Via: SIP/<version>/<transporte> hostnmae;branch=<transaction numer> Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com;branch=z9hg4bk776asdhds Max-Forwards: <numero> To: <dirección SIP> From: <dirección SIP> Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 163

Cabezal SIP Direcciones SIP: Utiliza el formato de URLs de Internet Uniform Resource Locators El formato general es nombre@dominio Ejemplos: sip:pepe@fing.com.uy sip:jose.m. Perez <pepe@fing.com.uy> sip:+598-2-7110978@fing.com.uy;user=phone sip:guest@10.64.1.1 Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 164

Cabezal Call-ID: <numero>@<host> CSeq: <numero> <metodo> Contact: <dirección SIP> Content-Type: <tipo de contenido y formato del cuerpo> Content-Length: <largo del cuerpo> Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 165

Cuerpo SDP El formato de cada renglón de SDP es <tipo>=<valor> <tipo> es siempre un único carácter, y se diferencian mayúsculas de minúsculas El formato de <valor> depende del <tipo> al que corresponda Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 166

Cuerpo SDP Versión del protocolo (v) Origen (o) o=<username> <session id> <version> <network type> <address type> <address> Nombre de la sesión (s) Datos de la conexión (c) c=<network type> <address type> <connection address> Nombre de la sesión (s) Medios (m) m=<media> <port> <transport> <fmt list> Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 167

SIP Clients and Servers - 1 SIP utiliza una arquitectura cliente / servidor Elementos: SIP User Agents (Teléfonos SIP) SIP Servers SIP Gateways: Hacia la PSTN para interconectar el mundo SIP al mundo TDM Hacia H.323 para realizar interoperabilidad en el mundo IP Clientes Origina mensajes Servidores Responden a los mensajes o los redireccionan Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 168

SIP Clients and Servers - 2 Entidades lógicas SIP: User Agents User Agent Client (UAC): Inician requerimientos SIP User Agent Server (UAS): Retornan respuestas SIP Network Servers Registrar: Acepta registraciones de clientes Proxy: Decide el próximo salto y redirecciona el requerimiento Redirect: Envía la dirección del próximo salto al cliente Location: Servidor de búsqueda Presence: Servidor de presencia Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 169

Ejemplos con Proxy Server Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 170

Ejemplos con Proxy Server SIP User Agent Client INVITE sip:pepe@fing.com.uy 200 OK SIP Proxy Server INVITE sip:picard@abc.com 200 OK SIP User Agent Server ACK Media Stream BYE 200 OK host.fing.com server.fing.com sip.abc.com Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 171

Ejemplos con Redirect Server Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 172

Ejemplos con Redirect Server SIP User Agent Client SIP Redirect Server REGISTER pepe@ucla.com SIP User Agent Server INVITE sip:pepe@fing.com.uy 200 OK 302 Moved sip:pepe@ucla.com ACK INVITE sip:pepe@ucla.com C 1 RS 2 3 UAS 180 Ringing 200 OK ACK Media Stream Media Stream host.fing.com.uy server.fing.com.uy sip.ucla.com Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 173

Comparación H.323 - SIP H.323 SIP Standard de ITU RFC de IETF Primera versión de 1996 Primer RFC de 1999 Originalmente diseñado para comunicaciones multimedia sobre redes Mensajes con representación binaria Originalmente diseñado para establecer sesiones Mensajes con representación textual Protocolos complejos Protocolos simples Basado en Q.931 (ISDN) No basado en protocolos telefónicos Utiliza RTP y RTCP Utiliza RTP y RTCP Amplia difusión, pero disminuyendo Amplia difusión, en aumento Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 174

Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 175

Gestión de Proyectos de VoIP SIP Voz, Video y Telefonía sobre IP Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 176

Gestión de proyectos Comunicaciones Corporativas Unificadas 2009 Ing. José Joskowicz 177