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UNIVERSIDAD SIMN BOLVARDecanato de Estudios Profesionales

Coordinacin de Electrnica

DESARROLLO DE UN SISTEMA VOIP Y DISEO DEPROTOTIPO DE EQUIPO TERMINAL HW/SW

Por:Nery Sorangel Silva Perdomo

Luixany Dynora Velasquez Veita

Sartenejas, Febrero de 2006.

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DESARROLLO DE UN SISTEMA VOIP Y DISEO DE

PROTOTIPO DE EQUIPO TERMINAL HW/SW

Por:Nery Sorangel Silva Perdomo


Realizado con la Asesora de:Tutor Acadmico: Ing. Fidel Gil

Tutor Industrial: Ing. Rmulo Rojas

PROYECTO DE GRADOPresentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvarcomo requisito parcial para optar al ttulo de Ingeniero Electrnico


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DESARROLLO DE UN SISTEMA VOIP Y DISEO DEPROTOTIPO DE EQUIPO TERMINAL HW/SW

PROYECTO DE GRADO presentado porNery Sorangel Silva Perdomo


REALIZADO CON LA ASESORA DE: Tutor Acadmico: Ing. Fidel Gil

Tutor Industrial: Ing. Rmulo Rojas

RESUMENDebido a las ventajas incalculables de la tecnologa IP, las empresas se han volcado a

la investigacin y desarrollo de proyectos en esta rea. Particularmente este proyecto parte de

la iniciativa de Avlis Consultores S.A. de disear un sistema VoIP que permita la realizacin

de llamadas telefnicas utilizando esta tecnologa.

El diseo cuenta con dos componentes fundamentales, una aplicacin base Asterisk, el

cual har las funciones de central IP, con una tarjeta interfaz para lneas analgicas de la red

PSTN y un Terminal telefnico con elementos de hardware para el procesamiento de la voz e

interfaz con el usuario (para no sobrecargar el sistema Operativo de la computadora) as como

elementos de software que manejen las funciones de red y los protocolos telefnicos y de

Internet necesarios para el establecimiento de la comunicacin VoIP competitiva.

Este proyecto es slo un abreboca de las innumerables aplicaciones que se pueden

realizar con esta tecnologa, y pone de manifiesto la libertad que ofrece dicha tecnologa para

el desarrollo de proyectos por parte de cualquiera que tenga la iniciativa, debido a la

interoperabilidad que la caracteriza.

PALABRAS CLAVES

VoIP, Telefona, TCP/IP, SIP, Asterisk, Softphone.

Aprobado con mencin:_______Postulado para el premio:_______


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DEDICATORIA

Un da escuch que el regalo ms grande que a sus hijos da el seor, es su madre y elmilagro de su amor. Dedico este trabajo a mi madre que es lo ms grande y hermoso que la

vida me ha regalado. Nos graduamos mi negrita!!!!!!!!!!!!!!

Luixany

Velasquez.

Dedico este trabajo a Jesucristo, por darle sentido a mi vida y por haber ganado este

logro para m. A Isolina, mi madre, por ser el pilar que sostiene mis luchas cotidianas con sus

detalles de amor. A Luis, mi padre, por impulsarme a creer que soar vale la pena. A

Abrahan, mi novio, por recordarme siempre que existe el cielo. Los amo

Nery

Silva.

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AGRADECIMIENTOS

A Dios por su presencia constante y por demostrarme una vez ms que su amor y su

poder estn por encima de mis tribulaciones, sostenindome en los momentos ms difciles.

A mis familiares: padres, abuelos, hermanos, tos, padrinos, primos y sobrinos, por la

confianza que han depositado en mi, lo cual fue el motor que impulsaba da a da este logro.

A mis hermanos de MARANATHA, en especial a Luis, a todos agradezco por haber

sido instrumento del amor de Dios en mi vida, sin su compaa y consuelo esto no hubiese

sido posible.

A mis profesores y compaeros de la universidad, porque su presencia y apoyo a lo

largo de todo este camino, definitivamente fue determinante para alcanzar esta hermosa meta.

En especial al profesor Fidel Gil por su ayuda incondicional y a mi compaera de pasanta

Nery, quien lleg a mi vida para ser reflejo de la misericordia de Dios.

A mis amigos incondicionales Lismar, Lisseth y Elias por haberme brindado su

amistad sincera y haberse convertido en uno de mis mayores soportes.

A Avlis Consultores por darme la oportunidad de desarrollar este trabajo, y hacer de mi

primer contacto con el mundo laboral una de las mejores experiencias. En especial a Jorge y

al Sr. Javier por su gran apoyo y confianza.

A todos mis amigos y vecinos, porque en cada ayuda que me brindaban me ofrecan lo

mejor de ellos, aportando as su grano de arena en este logro.

Disfrutemos todos de ste, nuestro triunfo!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Luixany Velasquez.

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Agradezco a Dios por haberme sostenido en esta etapa de mi vida y por suscitarme

una ayuda adecuada en cada momento de dificultad.

Agradezco a mis padres por dar su vida por m y por verme alcanzar mis logros. A mis

hermanos y familiares por animarme siempre a continuar.

Agradezco a mi comunidad por consolarme y rezar por m. Al Padre Willy y a Toi

por sus palabras de aliento en momentos cruciales de mi vida.

Agradezco a Avlis Consultores por darme la oportunidad de realizar mis pasantas all

y por prestarnos toda la ayuda que estuvo a su alcance, especialmente al Sr. Javier por velarpor nuestro bienestar y a Jorge por ser nuestro principal apoyo.

Agradezco a Fidel por ser nuestro tutor y porque nos ha enseado que un profesional

siempre est dispuesto a ser til a los dems. Agradezco al profesor Luis Da Costa por

asistirnos siempre que le hemos solicitado ayuda.

Agradezco a mis amigos Ulloa, Jos Luis y Yuber por estar siempre dispuestos a

ayudarnos. A mis panas de Asobec por ser la mejor compaa en la universidad. Agradezco a

Yury por ser una amiga incondicional y oportuna.

Agradezco a Luixany por ser no slo mi compaera de pasanta, sino por ser tambin

mi amiga y ayuda en los momentos ms difciles durante mis ltimos aos en la universidad.

Y a t Abrahan, por ser como eres conmigo.

A todosmil gracias. Este logro es nuestro!

Nery Silva.

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NDICE GENERAL

NDICE GENERAL.....................................................................................................................iNDICE DE TABLAS Y FIGURAS..........................................................................................ivLISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS .........................................................................vi

CAPTULO I. INTRODUCCIN...............................................................................................11.1 Informacin General de la Empresa..................................................................................21.2 Antecedentes y Justificacin. ............................................................................................31.3 Visin General del Proyecto..............................................................................................41.4 Objetivos............................................................................................................................6

1.4.1 Objetivo General. .......................................................................................................61.4.2 Objetivos Especficos. ................................................................................................7

1.5 Alcance y Limitaciones. ....................................................................................................81.6 Estructura del informe. ......................................................................................................9

CAPTULO II. FUNDAMENTOS TERICOS.......................................................................112.1 Protocolos de Internet......................................................................................................11

2.1.1 TCP / IP. ...................................................................................................................132.1.2 UDP / IP. ..................................................................................................................162.1.3 RTP...........................................................................................................................172.1.4 RTCP. .......................................................................................................................19

2.2 Protocolos de Telefona tradicional.................................................................................212.2.1 Analgica..................................................................................................................21

2.2.1.1 DTMF................................................................................................................222.2.1.2 MFC-R2.............................................................................................................222.2.1.3 Sealizacin #5..................................................................................................25

2.2.2 Digital.......................................................................................................................252.2.2.1 CCITT Recomendacin Q.931..........................................................................26

2.2.2.2 Sealizacin #7..................................................................................................292.3 Telefona IP. ....................................................................................................................30

2.3.1 VoIP..........................................................................................................................322.3.1.1 Funciones de un Sistema VoIP..........................................................................32

2.3.1.1.1 Digitalizacin de la voz..............................................................................332.3.1.1.2 Paquetizacin y Enrutamiento de los paquetes de voz...............................392.3.1.1.3 Otras funciones...........................................................................................40

2.3.2 Caractersticas...........................................................................................................402.3.3 Ventajas sobre la telefona tradicional......................................................................412.3.4 Retos de la telefona IP: Calidad de Servicio (QoS). ............................................... 432.3.5 Topologa de una red VoIP.......................................................................................46

2.3.5.1 PSTN. ................................................................................................................472.3.5.2 Pasarelas PSTN/IP (Gateway)...........................................................................482.3.5.3 Porteros (Gatekeepers). .....................................................................................482.3.5.4 Concentradores Telefnicos (HUBs).................................................................492.3.5.5 Telfonos IP.......................................................................................................49

2.3.6 Protocolos utilizados en telefona IP. .......................................................................512.3.6.1 H.323. ................................................................................................................512.3.6.2 MEGACO..........................................................................................................54

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2.3.6.3 SIP. ....................................................................................................................552.3.6.4 Soporte para Sealizacin #7. ...........................................................................582.3.6.5 RSVP. ................................................................................................................612.3.6.6 MPLS.................................................................................................................622.3.6.7 Nuevas VPNs. ..................................................................................................66

2.3.7 Centrales IP. .............................................................................................................682.3.7.1 Ejemplos de Centrales IP...................................................................................702.3.7.2 Asterisk..............................................................................................................72

2.3.7.1.1 Funcionalidad y alcance. ............................................................................732.3.7.1.2 Hardware. ...................................................................................................74

2.3.8 Softphones. ............................................................................................................... 742.3.8.1 X-lite..................................................................................................................752.3.8.2 SipXphone. ........................................................................................................ 752.3.8.3 Solucin SipXezphone (Libre)..........................................................................76

2.3.8.3.1 SipXTapi.....................................................................................................772.3.8.3.2 SipXCallLib (Call Processing Library)......................................................782.3.8.3.3 SipXezPhone. .............................................................................................782.3.8.3.4 SipXmediaLib (Media Processing Library). ..............................................792.3.8.3.5 SipXmediaAdapterLib................................................................................802.3.8.3.6 SipXportLib................................................................................................802.3.8.3.7 SipXtackLib................................................................................................81

CAPTULO III. TELEFONA IP EN VENEZUELA Y EL MUNDO.....................................82CAPTULO IV. MARCO METODOLGICO ........................................................................90

4.1 Investigacin previa al diseo. ........................................................................................904.2 Construccin de una matriz de parmetros y requisitos..................................................92

4.2.1 Software....................................................................................................................924.2.2 Hardware. .................................................................................................................93

4.3 Establecimiento de criterios de diseo. ...........................................................................934.3.1 Software....................................................................................................................934.3.2 Hardware. .................................................................................................................94

4.4 Equipos utilizados. ..........................................................................................................954.5 Softwares utilizados.........................................................................................................954.6 Hardware utilizado. .........................................................................................................96

CAPTULO V. DESARROLLO DEL DISEO.......................................................................975.1 Instalacin de la central IP...............................................................................................975.2 Instalacin de softphones de prueba................................................................................985.3 Hardware. ......................................................................................................................101

5.3.1 Generador de Tonos. ..............................................................................................1015.3.2 Mdulo de Procesamiento de Voz..........................................................................102

5.3.2.1 Circuitos de Reloj y Sincronizacin de seales...............................................1035.3.2.2 CODEC Ley A CCITT....................................................................................104

5.3.3 Microcontrolador....................................................................................................1045.3.3.1 Manejo de Pantalla LCD. ................................................................................1055.3.3.2 Manejo de Teclado Alfanumrico...................................................................1065.3.3.3 Seales de Control...........................................................................................107

5.3.3.3.1 Mdulo de Procesamiento de Voz............................................................1075.3.3.3.2 Generador de Tonos. ................................................................................108

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5.3.3.4 Manejo de Interrupciones externas..................................................................1095.3.3.5 Manejo de la Comunicacin Serial..................................................................110

5.3.4 Interfaz Serial USB..............................................................................................1115.4 Software.........................................................................................................................112

5.4.1 Compilacin de la solucin sipXezphone para Windows. .....................................112

5.4.2 Simplificacin de funciones de la solucin sipXezphone. .....................................1175.4.3 Creacin Clase Puerto Serial..................................................................................1195.4.3.1 Instanciacin de la clase. .................................................................................1205.4.3.2 Rutina de recepcin y revisin de caracteres recibidos...................................121

5.4.3.2.1 Sealizacin..............................................................................................1215.4.3.2.2 Datos de voz. ............................................................................................122

5.4.3.3 Redireccionamiento de la adquisicin de datos de sealizacin desde el puertoserial al proyecto principal. .........................................................................................122

5.4.4 Redireccionamiento de la sealizacin proveniente de Asterisk al hardphone atravs del puerto serial.....................................................................................................1225.4.5 Redireccionamiento de las invocaciones de los hilos de micrfono y audfono a lasfunciones de recepcin y envo de los datos de voz por el puerto serial.........................123

CAPTULO VI. RESULTADOS Y DISCUSIONES. ............................................................ 1256.1 Resultados Parciales en Hardware.................................................................................1256.2 Resultados Parciales en Software..................................................................................1336.3 Integracin y pruebas. ...................................................................................................138

CAPTULO VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................144REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................................146APENDICES ...........................................................................................................................150APNDICE A: ESQUEMATICOS DEL CIRCUITO GENERAL Y CIRCUITO DE PRUEBADEL CODEC...........................................................................................................................151APNDICE B: CARACTERSTICAS PRINCIPALES DEL MICROCONTROLADORMC68HC908GP32 Y DEL CODEC TLV320AC37CN. .......................................................153

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NDICE DE TABLAS Y FIGURAS

Figura 1.1 Esquema General del Proyecto. .................................................................................5Figura 2.1 Modelo OSI..............................................................................................................11Figura 2.2 Comunicacin virtual entre las capas anlogas de dos computadoras.....................12

Figura 2.3 Esquema de empaquetamiento para los paquetes RTP........................................... 18Figura 2.4 Estructura General del paquete RTP a nivel de la capa de red. ...............................19Figura 2.5 Tonos DTMF............................................................................................................22Figura 2.6 Tonos para eventos telefnicos segn la Norma Europea del CCITT....................23Figura 2.7 Frecuencias utilizadas en el protocolo MFC-R2......................................................24Figura 2.8 Sealizaciones que se usan en el enrutamiento de una llamada...............................25Figura 2.9 Modelo general de comunicacin entre centrales y usuarios ISDN. .......................27Figura 2.10 Formato general de los mensajes correspondientes al protocolo Q.931. ...............28Figura 2.11 Red ISDN con terminales analgicos y digitales...................................................28Figura 2.12 Analoga entre las partes del SS7 y las capas del modelo OSI. .............................29Figura 2.13 Ejemplo de muestreo de una seal de audio. .........................................................33

Figura 2.14 Comparacin entre muestreo a 8 bits y 16 bits. .....................................................34Figura 2.15 Ejemplo de cuantizacin de una seal de audio.....................................................35Tabla 2.1 Cdigo binario de los nmeros del 0 al 7.................................................................35Figura 2.16 Ejemplo de codificacin de una seal de audio. .................................................... 36Figura 2.17 Curvas de Compresin: Ley y Ley A. ................................................................38Tabla 2.2 Parmetros tpicos de los SLAs..............................................................................46Figura 2.18 Elementos de una red VoIP....................................................................................47Figura 2.19 Diagrama en Bloques General de un Telfono IP..................................................50Figura 2.20 Estructura General de las capas usando VoIP sobre H.323. .................................54Figura 2.21 Arquitectura General de una aplicacin SIP..........................................................58Figura 2.22 Topologa General de una Red de Sealizacin SS7.............................................58

Figura 2.23 Topologa General de una Red de Sealizacin SS7 para VoIP............................61Figura 2.24 Topologa fsica y lgica del sistema enrutador-conmutador. ...............................63Figura 2.25 Sistemas de envo y control en las redes ATM......................................................63Figura 2.26 Algoritmo de funcionamiento de un LSR..............................................................64Figura 2.27 Ejemplo de dominio MPLS entre 2 enrutadores....................................................65Figura 2.28 Red privada virtual, VPN.......................................................................................67Figura 2.29 Red privada virtual, VPN.......................................................................................68Figura 2.30 Conexiones Lgicas del MpCallFlowGraph..........................................................79Figura 5.1. Interfaz grfica y men de configuracin X-Lite....................................................98Figura 5.2. Interfaz Web de configuracin del SipXphone.....................................................100Figura 5.3. Interfaz grfica del SipXphone. ............................................................................100

Figura 5.4. Interfaz grfica y men de configuracin del SipXezphone.................................101Figura 5.5 Diagrama en Bloques del mdulo generador de tonos. .........................................102Figura 5.6 Diagrama en Bloques del Mdulo de Procesamiento de Voz................................103Figura 5.7 Diagrama en Bloques del Mdulo de manejo de la LCD. .....................................105Figura 5.8 Diagrama en Bloques del Mdulo de manejo del Teclado. ...................................106Figura 5.9 Diagrama en Bloques del Mdulo deMmanejo de Interrupciones Externas..........109Figura 5.10 Estructura Funcional de la Interfaz USB. ............................................................112Figura 5.11 Diagrama en Bloques General de sipXmediaLib modificado..............................118

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Figura 5.12 Modificaciones en la Interfaz Grfica del sipXezphone. ....................................119Figura 6.1 FSR vs Din, 20s/div.............................................................................................127Figura 6.2 FSR vs DCLKR, 20 s/div. ...................................................................................128Figura 6.3 Din vs DCLKR, 5s/div. .......................................................................................128Figura 6.4 FSR 0,2 ms/div. FSR 0, 5ms/div............................................................................129

Figura 6.5 Din 0,2 ms/div. Din 0, 5ms/div..............................................................................129Figura 6.6 Din vs DCLKR negado, 50s/div..........................................................................130Figura 6.7 Intercambio de paquetes entre un softphone y la central IP...................................135Figura 6.8 Mensajes de Llamada saliente (dialing) en softphone. ..........................................139Figura 6.9 Mensajes de Llamada saliente en hardphone.........................................................140Figura 6.10 Mensaje de Conexin de Llamada en softphone..................................................140Figura 6.11 Mensaje de Conexin de Llamada en hardphone. ............................................... 141Figura 6.12 Mensajes de Falla de Red.....................................................................................141Figura 6.13 Mensajes de Configuracin del Hardphone.........................................................142

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LISTA DE SMBOLOS Y ABREVIATURAS

ATMAsynchronous Transfer Mode (Modo de Transferencia Asncrona): Estndar ITU, antes

CCITT, para tecnologa donde la informacin de mltiples tipos de servicios (voz, video,datos) se convierte en celdas pequeas de longitud fija.

AT&T:American Telephone and Telegraph.

Best-Effort:Mejor esfuerzo.

Backbone: parte de la red utilizada como el camino primario para transportar trfico entresegmentos de red.

CCITT Consultative Committee for International Telegraph and Telephone: Comit

Consultivo Internacional de Telefona y Telegrafa.

CODEC:Codificador/Decodificador.

Datagramas:Paquetes que se enlutan de forma independiente y sin necesidad de establecer

circuitos, es decir, un datagrama es de tipo sin conexin.

DiffServ Differentiated Services Internet QoS model: Modelo de Calidad de Servicio en

Internet basado en Servicios Diferenciados, donde a cada tipo de servicio es asignada una

prioridad dentro del control de flujo en la red.

DNSDomain Name System (Sistema de Nombres de Dominio): Se utiliza principalmente pararelacionar direcciones simblicas con direcciones IP.

DSP:Procesador Digital de Seal, en ingls, Digital Signal Processing.

DTMF:Protocolo Multi-Frecuencial, en ingls, Dual Tone Multi-Frequency.

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vii

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: Memoria de slo

lectura programable elctricamente.

Enrutador:Dispositivo de la capa 3 del modelo OSI el cual puede decidir por cual de los

varios caminos el trfico de red puede dirigirse basado en alguna mtrica de optimizacin.

FXO:Terminal de Central para lnea analgica, en ingls, Foreing Exchange Office.

FXS:Terminal de Central para suscriptor analgico, en ingls, Foreing Exchange Station.

Hardphone:Trmino empleado para referirse al componente de hardware o fsico del equipo

terminal telefnico.

H.323: Estndar de la ITU-T para voz y videoconferencia interactiva en tiempo real en redes

de rea local LAN, e Internet.

HW/SW: ElementoHardware/Software.

Intranet:Red propia de uan organizacin, diseada y desarrollada siguiendo los protocolos

propios deinternet, en particular el protocolo TCP/IP. Puede tratarse de una red aislada, es

decir, no conectada a Internet.

IP Internet Protocol (Protocolo Internet): Protocolo utilizado en la capa de red del modelo

OSI con el objetivo de establecer envo y recepcin de paquetes, es un protocolo orientado a

datagrama.

IPSecIP Security (Protocolo de Seguridad IP): Protocolo de Seguridad que funciona sobre IP,

encriptando la informacin de los paquetes a ser transportados a travs de la red.

IPv4:Protocolo Internet versin 4.

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ISDNIntegrated Services Data Network (Red Digital de Servicios Integrados, RDSI): Es un

modelo de referencia adoptado por el CCITT pensado para proporcionar un servicio ubicuo,

extremo a extremo, interactivo para datos, audio y video.

ISPInternet Service Provider (Proveedor de Servicios Internet): Empresa dedicada a conectar

a Internet la lnea telefnica de los usuarios, redes distintas e independientes, ambas. En

general es una empresa que ofrece a los usuarios un servicio a travs del cual estos pueden

acceder a Internet.

ISUP:Parte de Usuario ISDN, en ingls, ISDN User Part.

ITU-TInternational Telecommunications Union-Telecommunications (Unin Internacional deTelecomunicaciones): Organizacin perteneciente al Sistema de las Naciones Unidas donde

los gobernantes y el sector privado coordinan los principios para el funcionamiento de las

redes de telecomunicaciones y los servicios.

IVRInteractive Voice Response: Tecnologa en el rea de telefona por medio de la cual un

usuario, a travs de los tonos generados en la lnea telefnica, interacta con una base de

datos, bien sea para extraer o para ingresar informacin a la misma.

Jitter:Variacin del retraso.

LANLocal rea Network (Red de rea Local): Red que interconecta PC, estaciones de

trabajo, servidores, impresoras, y otros perifricos de elevada velocidad a lo largo de

distancias cortas (habitualmente en la misma planta o edificio).

MCU:Unidad de Conferencia Mltiple, en ingles, Multiple Conference Unit.

MFC-R2:Protocolo de sealizacin multifrecuencial de secuencia forzada, en ingls, Multi-

Frecuency Code - Regional 2.

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MEGACO Media Gateway Control (Control de Pasarela de Medios): Es un protocolo que

define los mecanismos de sealizacin necesaria para permitir al los MGC controlar las

funciones de las pasarelas (gateways) para soportar la transmisin de datos y de voz entre

redes de distinta naturaleza. Este protocolo se presenta como una evolucin del protocolo

MGCP.

MGMedia Gateway: Pasarela fsica que conecta de forma bidireccional redes analgicas y las

digitales, realizando la conversin del flujo de una tecnologa a otra.

MGCMedia Gateway Control: Entidad lgica que tiene a su cargo el control y manejo de los

MG. Se responsabiliza por toda la operacin de la red, incluyendo la iniciacin de las

llamadas.

MGCPMedia Gateway Control Protocol (Protocolo de Control de Pasarela de Medios): Este

protocolo es el antecesor del protocolo MEGACO, y de manera similar es un protocolo de

comunicacin entre los MGC para el control del flujo de paquetes entre redes analgicas y

digitales.

MPLSMultiprotocol Label Switching (Conmutacin de Etiquetas Multiprotocolo): Protocolo

de Internet basado en el cambio de etiquetas entre los conmutadores de una trayectoria. Se

emplea en aplicaciones en tiempo real donde se desee ofrecer calidad de servicio QoS.

MTP:Parte de Transferencia de Mensajes, en ingls, Message Transfer Part.

OSI:Interconexin de sistemas abiertos, en ingls, Open Systems Interconnection.

PBX Private Branch Exchange (Centralita Telefnica Privada): Nodo compuesto por lneas

telefnicas analgicas y tecnologa de conmutacin tradicional entre dichas lneas.

POTS Plain Old Telephone Service (Servicio Telefnico Tradicional): Servicios telefnicos

disponibles para lneas analgicas.

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x

PSTN Public Switched Telephone Network (Red de Telefona Conmutada Pblica).

QoS Quality of Service (Calidad de Servicio): Calidad de servicio es un trmino que se refiere

al conjunto de parmetros que caracterizan el trfico de una red.

RAS:Registro, Admisin y Estado, en ingls, Registration, Admission and Status.

RFCRequest for Coment (Solicitud de comentario): Borradores que contienen estndares y

especificaciones propuestas. Despus, las RFC se pueden aprobar o simplemente archivar

como recomendaciones histricas.

RSVPReservation Protocol (Protocolo de Reserva): Protocolo utilizado para ofrecer garantade calidad de servicio QoS, a travs de la reservacin de ancho de banda para la transmisin

de paquetes.

RTCPReal Time Control Protocol (Protocolo de Control de Tiempo Real): Protocolo basado

en la transmisin peridica de paquetes de control implementado para realizar funciones de

supervisin de flujo entre terminales de una red digital.

RTP Real Time Protocol (Protocolo de Tiempo Real): Protocolo implementado para

aplicaciones en tiempo real. Es usado con UDP sobre IP para identificacin de carga til,

numeracin secuencial, monitoreo, etc.

SCCP: Parte de Control de Conexin de la Sealizacin, en ingls, Signalling Connection

Control Part.

SIP Session Initiation Protocol (Protocolo de Inicio de Sesin): Protocolo implementado en

telefona digital para el establecimiento de sesiones. SIP es un protocolo ms simple que

H.323 y est basado en texto.

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SG Signaling Gateway: Es la interfaz que hace posible la comunicacin entre la red de

sealizacin N 7 y sus elementos de control.

SOFTPHONE: Aplicacin de software que ejecuta las funciones de un telfono.

SS7 Signalling System Number 7 (Sistemas de Seales nmero 7): Conjunto de protocolos

implementados en la sealizacin en redes telefnicas digitales.

TAPISTelephony Application Programming Interface: Conjunto de funciones programables

implementadas en el desarrollo de aplicaciones interfaz de telefona.

TCAP:Parte de Aplicacin de Capacidades de Transacciones, en ingls, TransactionCapabilities Application Part.

TCP Transmission Control Protocol (Protocolo de Control de Transmisin): Protocolo de

transporte orientado a conexin encargado de controlar el orden y la prdida de paquetes en la

transmisin bidireccional. Tambin es tarea de este protocolo dividir la data en paquetes de

tamao fijo, adecuados a los requerimientos de la red.

ToS:Tipo de Servicio, en ingls, Type of Service.

UDP User Datagram Protocol (Protocolo de Datagramas de Usuario): Es un protocolo del

nivel de transporte basado en el intercambio de datagramas. Permite el envo de datagramas a

travs de la red sin que se haya establecido previamente una conexin. No tiene control de

flujo, por lo que los paquetes pueden perderse o llegar en desorden

VPN Virtual Private Network (Red Privada Virtual): Es una red privada que se extiende,

mediante un proceso de encapsulacin mediante el encriptamiento de los paquetes de datos

transmitidos a distintos puntos remotos mediante el uso de unas infraestructuras pblicas de

transporte, de modo que se establezca un tnel virtual entre estos puntos.

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xii

WFQ:Sistema de Colas Equitativo Ponderado, en ingls, Weighted Fair Queuing.

X.25:Uno de los primeros protocolos de red pblica de conmutacin de paquetes (de datos)

estandarizados por el CCITT. Diseado originalmente para funcionar sobre enlaces de

comunicaciones no fiables, admite servicios tanto de circuitos virtuales como datagrama.

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CAPTULO I

CAPTULO I. INTRODUCCIN.

La provisin de los servicios de voz mediante tecnologas de conmutacin de paquetes,

y en particular de protocolo Internet IP, como forma alternativa a la tradicional, est haciendo

cada vez ms inminente la convergencia tecnolgica de la que tanto se ha hecho mencin en el

pasado.

Muchos de los servicios compatibles con la tecnologa de voz sobre IP incluyen

elementos innovadores capaces de ofrecer mucho ms que la telefona clsica: control de

presencia, movilidad, trabajo en grupo (voz + video), etc. As mismo, representan una

importante contribucin a la mejora de la productividad de las empresas, gobiernos,

particulares y al bienestar general.

Aunque las tecnologas de conmutacin de paquetes se han venido empleando desde

hace varios aos para el servicio de datos, su uso para la provisin de voz ha estado

condicionado por una calidad inferior en las comunicaciones frente a la conmutacin de

circuitos. Aunado a esto, est la menor capacidad de escalabilidad.

En los ltimos aos, sin embargo, las tecnologas IP han acelerado su desarrollotecnolgico, mejorando la calidad de los servicios de voz con mejores circuitos de

procesamiento de voz y con protocolos de gestin de paquetes, haciendo confiables las

implementaciones a mayor escala y la posibilidad de emulacin de los servicios ofrecidos por

la conmutacin de paquetes.

Es por esto, que muchas empresas en Venezuela y el mundo, incursionan en la

investigacin de estas tecnologas y en el mercado de servicios de valor agregado

desarrollados sobre las redes IP. En particular, AVLIS Consultores S.A. (ACSA), es una de

ellas.

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CAPTULO I2

1.1 Informacin General de la Empresa.

AVLIS Consultores S.A. (ACSA) es una empresa venezolana, con ms de 8 aos de

operacin continua en el pas, que presta sus servicios en el rea de Tecnologa de la

Informacin (TI), a nivel nacional e internacional.

ACSA cuenta con consultores, funcionales y tcnicos, especializados en la

implantacin de Soluciones Integradas (ERP), integracin de soluciones y, especialmente, en

la implantacin, mantenimiento y soporte de proyectos informticos.

El inicio de ACSA se remonta al ao 1996, cuando la creciente demanda de inversin

en tecnologas, era cada vez ms importante en la mayora de las organizaciones. Desde

entonces, ACSA ha protagonizado una evolucin constante para adaptarse a los cambios del

mercado informtico y para dar respuesta a las necesidades de los clientes, evolucin que se ha

materializado en sectores de Petrleo y Gas, Petroqumica, Manufactura, Servicios, Finanzas,

Banca, Seguros, entre otros.

La misin de ACSA es ofrecer productos y servicios de alta calidad con tecnologa de

vanguardia, brindando a sus clientes flexibilidad, una gran capacidad de integracin en losequipos de profesionales de los clientes y la colaboracin con terceros a travs de alianzas

tcticas y estratgicas.

La filosofa de la empresa se resume en cuatro puntos fundamentales:

Innovacin.

Responsabilidad.

Integridad.

Oportunidad y Rapidez.

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CAPTULO I3

Entre los productos desarrollados destacan:

TELVOICE: Automatizacin de Procesos de Negocios. Solucin para la generacin y

deteccin de llamadas, en el cual: Voz, Datos, Telefona y Procesos de Negocio convergen

para maximizar el uso de su plataforma tecnolgica.

SENTEL: Sistema de Encuesta Telefnica. Producto orientado a Estudios de Mercadeo,

Sondeos de Opinin, Anlisis de Satisfaccin e Impulso de Ventas, a travs de servicios

telefnicos convencionales.

SINECT: Gestin para Negocios de Cines y Teatros. Sistema para dar soporte a los procesos

de ventas en salas de cines y teatros.

SAFT: Administracin y Facturacin Telefnica. Aplicacin para gestionar y controlar la

facturacin telefnica de su organizacin.

Entre los principales clientes de ACSA se encuentran Alcalda Girardot (Maracay),

ONIDEX (Gran Caracas), Alcalda Mayor (Gran Caracas), Alcalda Santiago Mario

(Turmero), Alcalda del Municipio del Hatillo (Gran Caracas), Alcalda San Francisco (Zulia),entre otros.

1.2 Antecedentes y Justificacin.

Debido al panorama de grandes beneficios que proveen las soluciones basadas en la

tecnologa IP para el manejo de las comunicaciones y servicios de valor agregado, ya muchas

empresas del mundo, y en particular de Venezuela, han desarrollado e implementado dichas

soluciones.

Estas soluciones para las comunicaciones de voz, incluyen el empleo de terminales de

software y hardware, y el uso de centrales telefnicas digitales que ofrecen las ms variadas y

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CAPTULO I4

complejas aplicaciones superando las ofrecidas por las centrales convencionales, con una

calidad de servicio competitiva y una relacin espacio fsico-efectividad favorable, dado los

bajos requerimientos de hardware exigidos por stas.

Todos estos antecedentes, aunados a la imperante necesidad de llevar a cabo

investigaciones y diseos de origen nacional, que adems fueran competitivos con los

existentes en el mercado, han sido el impulso para el desarrollo de este trabajo.

1.3 Visin General del Proyecto.

En los pasados 100 aos, la comunicacin de voz se le haba confiado exclusivamentea la PSTN (Red Telefnica Conmutada Pblica o "Public Switched Telephone Network"). De

manera que, durante una llamada entre dos lugares, siempre la lnea haba sido dedicada a las

dos partes y ninguna otra informacin poda viajar sobre ella, aunque el ancho de banda

disponible fuera suficiente.

Con el auge de las comunicaciones de datos, las empresas pagaron por lneas de datos

separadas de forma que se pudiera compartir informacin entre las computadoras, mientras

que las comunicaciones de voz y fax eran todava manejadas por la PSTN.

Actualmente, las empresas con redes de datos IP estn usando la tecnologa VOIP (voz

sobre IP) para comunicaciones de voz y envo de faxes sobre sus lneas de datos.

Por el costo de un enlace VOIP en cada oficina, las empresas pueden prescindir de la

PSTN y evitar los cargos de las llamadas de voz o fax de larga distancia sobre las redes de

datos IP existentes.

Conforme a este panorama, la necesidad de las empresas de maximizar el uso de sus

recursos informticos y minimizar los gastos asociados en telefona convencional, se convierte

en una razn de rigor para el diseo e implementacin de soluciones que integren esta

tecnologa VOIP.

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CAPTULO I5

El proyecto que se presenta, propone el desarrollo e implementacin de servicios y

componentes de telefona que permitan la comunicacin de voz entre nodos de una red a

travs del protocolo de comunicaciones TCP/IP, y que permitan tambin el acceso a la red

pblica nacional e internacional mediante el uso de dispositivos teleinformticos, partiendo de

la implementacin de un servidor de Telefona IP, aplicacin base del proyecto.

El proyecto incluye actividades de investigacin, diseo, desarrollo, prueba de los

equipos que deben sustituir los componentes de telefona, software de control e interfaz de

dichos equipos con sistemas informticos, software necesario para adaptar la capa 7 de

aplicacin, as como tambin de instalacin y configuracin del sistema operativo del servidor

y su aplicacin base.

Ms especficamente, se propone el desarrollo de un prototipo de telfono IP de fcil

configuracin que permita la emisin y recepcin de llamadas tanto internas como externas

va USB o SERIAL, y otro componente diseado como servicio o aplicacin que haga uso de

dispositivos convencionales de una computadora. En la figura 1.1 se muestra el esquema

general del proyecto.

Figura 1.1 Esquema General del Proyecto.El proyecto est conformado, principalmente, por un servidor de telefona IP y estaciones terminales con

componentes de hardware y software.

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CAPTULO I6

Ntese que se observan dos componentes fundamentales:

1.- Servidor de telefona. Este servidor incluye:

Un cpu que contiene la aplicacin base Asterisk, el cual har las funciones de central

IP.

Una tarjeta Interfaz con la PSTN, que permitir la entrada y salida de voz desde y

hacia las lneas de voz analgicas. Por ejemplo, Intel Dialogic D 41JCT-LS.

2.- Estacin Terminal HW/SW. Comprende:

Un prototipo de telfono IP que se encargar de las funciones de captura,

procesamiento de la voz y envo de datos de voz y sealizacin a la computadora de

forma USB o SERIAL.

Una computadora que contiene un programa cliente que llevar a cabo las funciones

de recepcin de datos de voz y sealizacin, empaquetamiento de los datos de voz y de

interfaz con la Internet.

1.4 Objetivos.

1.4.1 Objetivo General.

Diseo de prototipo de equipo Terminal Hardware/Software que permita la emisin y

recepcin de llamadas va USB o SERIAL, y una aplicacin cliente que sea capaz deinteractuar con un servidor de telefona.

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CAPTULO I7

1.4.2 Objetivos Especficos.

a.- Investigar acerca de las plataformas para el servidor de telefona IP existentes en el

mercado.

b.- Seleccionar, configurar y evaluar la aplicacin base que har las funciones de

servidor de telefona IP.

c.- Evaluar dispositivos de telefona convencional y de tecnologa IP.

d.- Desarrollar una aplicacin cliente que interacte con el servidor de telefona y con

el prototipo de telfono IP.

e.- Implementar la circuitera requerida para el manejo de la pantalla de cristal lquido,

que permita la visualizacin de dgitos y sealizacin.

f.- Implementar la circuitera necesaria para el manejo del teclado telefnico de 12

teclas, que permita introducir los dgitos a discar y los datos alfanumricos requeridos para el

proceso de configuracin del telfono prototipo.

g.- Implementar la circuitera necesaria para la generacin de los tonos asociados a

telefona.

h.- Implementar la circuitera que se requiere para el procesamiento de la voz.

i.- Implementar la relojera necesaria para la sincronizacin del CODEC de

voz con la unidad de control.

j.- Disear e implementar una unidad de control que procese y coordine las funciones

de pantalla, teclado, procesamiento de la voz y sincronizacin con el CODEC de voz.

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CAPTULO I8

k.- Disear e implementar un protocolo para la comunicacin y sealizacin entre la

unidad de control y el programa cliente.

1.5 Alcance y Limitaciones.

El alcance de este trabajo es el diseo de un sistema VoIP y de un prototipo de equipo

Terminal HW/SW.

El sistema VoIP contempla la investigacin sobre las plataformas para el servidor de

telefona IP (aplicacin base), su seleccin, instalacin y configuracin, y la evaluacin de

dispositivos de telefona convencional y de tecnologa IP.

El prototipo de equipo Terminal HW/SW contempla el diseo de un telfono con

pantalla de cristal lquido para la visualizacin de dgitos y datos de configuracin entrantes,

teclado telefnico de 12 teclas, auricular y micrfono integrado, que se comunique con la

computadora va USB o SERIAL y que sea capaz de interactuar con el programa cliente que

reside en la computadora, el cual se har cargo de todas las funciones de red requeridas para

su comunicacin con el servidor de telefona.

No se contemplan aspectos adicionales tales como:

La implementacin de algunos de los servicios ofrecidos por la aplicacin base seleccionada

(Asterisk): correo de voz con directorio (voicemail), conferencia, IVR, llamada en espera,

soporte para desvo de llamadas, servicios de identificador de llamada (caller ID),

administrador de recursos (ADSI), entre otros.

La implementacin del acceso a la red PSTN a travs de la tarjeta interfaz (gateway) y la

aplicacin base seleccionada (Asterisk).

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CAPTULO I9

Debido a que las labores desempeadas por la empresa tienen un carcter de

consultora predominante, particularmente en el rea de Tecnologa de la Informacin, se

tuvieron las siguientes limitaciones:

Ms fortaleza tcnica en el rea de informtica que en el rea de electrnica.

El personal destinado a prestar asesora a este proyecto requera realizar sus deberes

laborales fuera de las instalaciones de la empresa, lo cual, disminua su disponibilidad de

tiempo.

Falta de dotacin de equipos de laboratorio: instrumentos de medicin, fuentes de

alimentacin, generador de seales, entre otros.

El tiempo de respuesta de los proveedores tambin limit el proyecto, debido a las

ocupaciones inherentes de los mismos, y el tiempo de solicitud y entrega de pedidos de

materiales slo disponibles en el extranjero.

1.6 Estructura del informe.

En el primer captulo se presenta informacin general de la empresa donde se

desarroll el proyecto y una visin general del proyecto. Se hace tambin una introduccin al

problema, planteando los antecedentes que dieron origen al mismo y justificando la

realizacin del proyecto, junto con sus objetivos, alcance y limitaciones.

El segundo captulo contiene el marco terico, donde se introducen y profundizan las

bases tericas que fueron necesarias para el desarrollo del proyecto, como por ejemplo losprotocolos de Internet, de telefona tradicional y de tecnologa IP.

Despus de explorar la motivacin de este proyecto y establecer la teora del mismo, en

el tercer captulo se presenta un breve resumen de las ofertas de telefona IP que proveen las

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CAPTULO I10

principales empresas de telefona de Venezuela, y las ofertas libres propuestas en el mercado

de Internet, con la finalidad de plantear parmetros de diseo que ofrezcan compatibilidad con

lo existente en el mercado y posibilidad de competencia con otros productos de ndole similar.

En el cuarto captulo se describe la metodologa usada para el logro de los objetivos

planteados, y en el quinto captulo se desglosa el desarrollo del diseo propuesto.

Para concluir, en los captulos finales sexto y sptimo, se presentan las conclusiones y

recomendaciones pertinentes basndose en el anlisis de los resultados obtenidos.

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CAPTULO II

CAPTULO II. FUNDAMENTOS TERICOS.

2.1 Protocolos de Internet.

Una red es una configuracin de computadoras que intercambian informacin. stas

pueden proceder de una variedad de fabricantes, y es probable, que tengan diferencias tanto en

hardware como en software. Para posibilitar la comunicacin entre ellas, es necesario

establecer un conjunto de reglas formales para su interaccin.

En 1984, la Organizacin Internacional de Estandarizacin, ISO (International

Standards Organization), desarroll un modelo llamado OSI (Open Systems Interconection),

Interconexin de sistemas abiertos, el cual es usado para describir el uso de datos entre la

conexin fsica de la red y la aplicacin del usuario final. Este modelo es el mejor conocido y

el ms usado para describir los entornos de red. La figura 2.1 ilustra la forma en que estn

organizadas las capas del modelo OSI.

Figura 2.1 Modelo OSI.

El modelo OSI describe formalmente el uso de datos entre la conexin fsica de la red y la aplicacin delusuario final.

Las capas OSI estn numeradas de abajo hacia arriba. Las funciones ms bsicas, como

el colocar los bits de datos en el cable de red, estn en la parte ms baja, mientras las

funciones que atienden los detalles de las aplicaciones del usuario estn arriba.

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CAPTULO II12

Cada capa en el modelo OSI tiene el propsito de proveer los servicios para la

siguiente capa superior, resguardando los detalles de cmo los servicios son implementados

realmente. stas son abstradas de tal manera, que cada capa cree que se est comunicando con

la capa asociada en la otra computadora, cuando realmente cada una de ellas se comunica slo

con las capas adyacentes de la misma computadora. La figura 2.2 muestra la comunicacin

virtual entre las capas de dos computadoras.

Figura 2.2 Comunicacin virtual entre las capas anlogas de dos computadoras.La comunicacin real ocurre entre las capas superiores e inferiores de una misma computadora. Sin embargo,

cada capa cree que se comunica con su anloga en el otro equipo.

En la figura 2.2 se puede apreciar que, a excepcin de la capa ms baja del modelo

OSI, ninguna capa puede pasar informacin directamente a su contraparte en la otra

computadora. La informacin que enva una computadora debe de pasar por todas las capas

inferiores. La informacin se mueve entonces a travs del cable de red hacia la computadora

que recibe, y hacia arriba a travs de sus capas, hasta que llega al mismo nivel de la capa queenvi la informacin.

Por ejemplo, si la capa de red enva informacin desde la computadora A, esta

informacin se mueve hacia abajo a travs de las capas de enlace y fsica del lado que enva,

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CAPTULO II13

pasa por el cable de red, y sube por las capas fsica y de enlace del lado del receptor hasta

llegar a la capa de red de la computadora B.

La interaccin entre las diferentes capas adyacentes se llama interfaz. La interfaz

define qu servicios ofrece la capa inferior a su capa superior y de qu forma se tiene acceso a

esos servicios. Las capas se comunican a travs de una serie de reglas denominada protocolo.

2.1.1 TCP / IP.

Se han desarrollado diferentes familias de protocolos para la comunicacin por red de

datos. El ms ampliamente utilizado es el Internet Protocol Suite, comnmente conocido como

TCP / IP (Transmission Control Protocol over Internet Protocol), Protocolo de Control de

Transmisin sobre Protocolo Internet.

La primera meta de diseo de TCP/IP fue construir una interconexin de redes que

proporcionase servicios de comunicacin universales: una red, o Internet. Cada red fsica tiene

su propia interfaz de comunicaciones dependiendo de la tecnologa que la implementa, en la

forma de una interfaz de programacin que proporciona funciones bsicas de comunicacin

(primitivas).

Las comunicaciones entre servicios las proporciona el software que se ejecuta entre la

red fsica y la aplicacin de usuario, y da a estas aplicaciones una interfaz comn,

independiente de la estructura de la red fsica subyacente. La arquitectura de las redes fsicas

es transparente al usuario.

El segundo objetivo de TCP/IP es interconectar distintas redes fsicas para formar lo

que al usuario le parece una nica y gran red. Tal conjunto de redes interconectadas se

denomina "internetwork" o Internet.

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CAPTULO II14

TCP/IP no es un nico protocolo, sino que es un conjunto de protocolos que trata de

reemplazar la funcionalidad de los distintos niveles del modelo OSI. Los dos protocolos ms

importantes son el TCP y el IP, que son los que dan nombre al conjunto.

La arquitectura del TCP/IP consta de cuatro niveles o capas en las que se agrupan los

protocolos, y que se relacionan con los niveles OSI de la forma que se expone a continuacin.

Aplicacin.

Es el nivel ms alto. Los usuarios llaman a una aplicacin que acceda servicios

disponibles a travs de la red de redes TCP/IP. Una aplicacin interacta con uno de los

protocolos de nivel de transporte para enviar o recibir datos.

Cada programa de aplicacin selecciona el tipo de transporte necesario, el cual puede

ser una secuencia de mensajes individuales o un flujo continuo de octetos. El programa de

aplicacin pasa los datos en la forma requerida hacia el nivel de transporte para su entrega.

Transporte.

Coincide con el nivel de transporte del modelo OSI. La capa de transporte regula el

flujo de informacin. En el caso de TCP puede tambin proporcionar un transporte confiable,

asegurando que los datos lleguen sin errores y en secuencia, esto debido, a que se habla de un

protocolo orientado a conexin.

Para lograr mayor confiabilidad, el software del protocolo de transporte se asegura de

que el lado receptor enve acuses de recibo de retorno, y que el lado transmisor retransmita los

paquetes perdidos. Adicionalmente, divide el flujo de datos que se est enviando en pequeos

fragmentos, conocidos como paquetes, y los pasa con una direccin de destino, hacia la

siguiente capa de transmisin. [1]

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CAPTULO II15

Por ejemplo, una entidad de transporte TCP, acepta mensajes de longitud

arbitrariamente grande procedentes de los procesos de usuario, los separa en pedazos que no

excedan de 65.536 octetos y, transmite cada pedazo como si fuera un datagrama separado.

Por su parte, la capa de red, no garantiza que los datagramas se entreguen

apropiadamente, por lo que TCP deber utilizar temporizadores y retransmitir los datagramas

si es necesario. Los datagramas que consiguen llegar, pueden hacerlo en desorden, y

depender de TCP el hecho de reensamblarlos en mensajes, con la secuencia correcta.

Internet.

Es el nivel de red del modelo OSI y se encarga de enviar los paquetes de informacin asus destinos correspondientes. Los protocolos del nivel de transporte lo usan con este fin.

Entre stos, el protocolo IP que no es orientado a conexin, sino que se basa en la idea de los

datagramas internos de la red que son transportados transparentemente, pero no siempre con

seguridad, desde la computadora fuente hasta la computadora destino, quizs recorriendo

varias redes mientras viaja.

Este protocolo trabaja de la siguiente manera: la capa de transporte toma los mensajes

y los divide en datagramas. Luego, cada datagrama se transmite a travs de la red interna,

posiblemente fragmentndose en unidades ms pequeas, durante su recorrido normal. Al

final, cuando todas las piezas llegan a la mquina destinataria, la capa de transporte las

reensambla para as reconstruir el mensaje original.

Un datagrama IP consta de una parte de cabecera y una parte de texto. La cabecera

tiene una parte fija de 20 octetos y una parte opcional de longitud variable.

Acceso a Red: "Host to Network".

Este nivel reemplaza la capa fsica y de enlace del modelo OSI. Contiene funciones

que completan la interaccin entre el anfitrin y la red, define la unidad bsica de transferencia

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CAPTULO II16

a travs de la sta e incluye el concepto de direccionamiento de destino y enrutamiento. As, la

red permite que paquetes definidos por los protocolos del nivel 3 sean mayores que el tamao

de la trama que puede ser transferida en el nivel 2.

El software del nivel 3 ensambla un paquete en la forma esperada por la red y utiliza el

nivel 2 para transferirlo (quizs en fragmentos) hacia el conmutador de paquetes. El nivel 3

tambin debe responder a los problemas de congestionamiento en la red. TCP/IP no especifica

ningn protocolo concreto, as es que corre por las interfaces conocidas, como por ejemplo,

X.25.

2.1.2 UDP / IP.

El Protocolo de Datagrama de Usuario, UDP (User Datagram Protocol), no est

orientado a conexin, por lo tanto, cada datagrama UDP existe independientemente del resto

de datagramas UDP, es decir, no hay un nmero de secuencia que los relacione entre s. Por

esta razn, UDP no proporciona ningn tipo de control de errores ni de flujo, aunque s utiliza

mecanismos de deteccin de errores. Cuando se detecta un error en un datagrama, en lugar de

entregarlo a la aplicacin, se descarta.

Por lo antes expuesto, este protocolo no garantiza la fiabilidad. No podemos asegurar

que cada datagrama UDP transmitido llegue a su destino. Es un protocolo del tipo best-effort

(mejor esfuerzo), porque hace lo que puede para transmitir los datagramas hacia la aplicacin

pero no puede garantizar que la aplicacin los reciban. Del mismo modo, no preserva la

secuencia de la informacin que proporciona la aplicacin. La informacin se puede recibir

desordenada (como ocurra en IP) y la aplicacin debe estar preparada por si se pierden

datagramas, llegan con retardo o llegan desordenados.

Este protocolo se ha definido teniendo en cuenta que el protocolo del nivel inferior (el

protocolo IP), tampoco es orientado a conexin y puede ser interesante tener un protocolo de

transporte que explote estas caractersticas.

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CAPTULO II17

El protocolo UDP es muy sencillo y tiene utilidad para las aplicaciones que requieren

pocos retardos o para ser utilizado en sistemas simples que no pueden implementar el

protocolo TCP.

2.1.3 RTP.

El protocolo RTP (Real-Time Transport Protocol), Protocolo de Tiempo Real, es

utilizado para el transporte de la seal vocal. ste tiene como objetivo, asegurar una calidad de

servicio QoS (Quality of Service) para servicios de tipo tiempo real. RTP incluye: la

identificacin de la carga til (payload), la numeracin secuencial, la medicin de tiempo y el

reporte de la calidad, y sus funciones son: la memorizacin de datos, la simulacin de

distribucin interactiva, el control y mediciones de aplicaciones.[2]

Como se mencion anteriormente, el datagrama de UDP no tiene el control sobre el

orden en el cual los paquetes son recibidos o de cunto tiempo toma para llegar ah. Estos dos

puntos son fundamentales para poder hablar de la calidad del audio (qu tan clara se escucha

la voz de la otra persona) y la calidad de la conversacin (qu tan fcil es llevar una

conversacin). RTP resuelve estos problemas permitiendo que el receptor ordene los paquetes

correctamente y que no se retrase por los paquetes que hayan perdido el camino o se tardenmucho en ser recibidos.

RTP trabaja en la capa de transporte y sobre UDP, de forma que posee un chequeo

redundante para deteccin de error (checksum) y la posibilidad de multiplexacin de puertos

(puerto UDP). Sobre RTP se disponen de protocolos de aplicacin del tipo H.320/323 o SIP

para vdeo y voz.

Para poder realizar las funciones antes mencionadas, se utiliza un tipo de

empaquetamiento para los paquetes RTP con la informacin necesaria para la reconstruccin

del mensaje.

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CAPTULO II18

La figura 2.3 muestra un esquema que ilustra dicho empaquetamiento, que incluye

varios campos:

V: Versin del RTP que se usa.

P: Bit de paridad.

X: Indica la presencia de la extensin del encabezado.

CC: Campo que contiene el nmero de identificadores CSRC que siguen al encabezado. El

campo CSRC se usa por ejemplo cuando hay conferencia.

M: Bit para marcar.

Figura 2.3 Esquema de empaquetamiento para los paquetes RTP.Este tipo de empaquetamiento para los paquetes RTP, contiene la informacin necesaria para la

reconstruccin del mensaje.

El protocolo RTP puede trabajar en conjunto con el Protocolo de Reserva de RecursosRSVP (Resource reSerVation Protocol) para la reservacin de ancho de banda, y asegurar de

esta forma la QoS del tipo Garantizada.

La QoS del tipo Diferenciada, se logra mediante la priorizacin de trfico que puede

adoptar dos alternativas. En IP se pueden asignar diversas alternativas de prioridad para

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CAPTULO II19

formar una cola de espera en los enrutadores (routers). Un algoritmo particular de gestin de

prioridad de trfico es el Sistema de Colas Equitativo Ponderado o WFQ (Weighted Fair

Queuing), que emplea un modelo de multiplexacin TDM para distribuir el ancho de banda

entre clientes. Todos los clientes que tienen la misma prioridad, en cuanto a calidad de

servicio, ocupan un intervalo de tiempo en un algoritmo en el que todos tienen igualdad de

condiciones: Round-Robin.

Por otro lado, la funcionalidad del Tipo de Servicio ToS (Type of Service) en IP, puede

determinar un ancho de banda especfico para el cliente. Un servicio sensible al retardo

requiere un ancho de banda superior. En IP, adems del ToS, se puede utilizar la direccin de

origen y destino IP, tipo de protocolo y nmero de socket para asignar una ponderacin.

En la figura 2.4 se ilustra la estructura general del paquete RTP a nivel de la capa de

red, considerando los encabezados IP y UDP correspondientes a dicha capa.

Figura 2.4 Estructura General del paquete RTP a nivel de la capa de red.Este esquema considera tambin, los encabezados IP y UDP que aade la capa de red al paquete RTP.

2.1.4 RTCP.

El Protocolo de Control de Tiempo Real RTCP (Real-Time Control Protocol), permite

completar a RTP facilitando la comunicacin entre extremos para intercambiar datos,monitorear la calidad de servicio y obtener informacin acerca de los participantes en la

sesin.

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CAPTULO II20

RTCP se fundamenta en la transmisin peridica de paquetes de control a todos los

participantes en la sesin, usando el mismo mecanismo de RTP de distribucin de paquetes de

datos. El protocolo UDP dispone de distintas puertos como mecanismo de identificacin de

protocolos.

Dado que la funcin primordial de RTCP es la de proveer una realimentacin de la

calidad de servicio, l involucra varios tipos de mensajes para el control de congestin y flujo

de datos, entre ellos:

Receiver Report: para recepcin estadstica desde emisores no activos.

Source Description: para un identificador de nivel de transporte denominado CNAME(Canonical Name).

Bye: para indicar el final de la participacin en la conexin.

Application: para aplicaciones especficas.

Send report: para emisin y recepcin de estadsticas (en tiempo aleatorio) desde emisoresactivos.

Este es uno de los mensajes ms interesantes. Dispone de 3 secciones bien

diferenciadas: los primeros 8 Bytes se refieren a un encabezado comn, la segunda parte de 20

Bytes permite la evaluacin de diferentes parmetros (retardo, variacin del retraso o jitter,

eficiencia de datos, etc).

La tercera parte, de 24 Bytes, lleva reportes que han sido obtenidos desde el ltimo

reporte informado. Incluye los siguientes reportes: cantidad total de paquetes RTP perdidos y a

la proporcin de los mismos, la cantidad de paquetes recibidos y el jitter entre paquetes, el

horario del ltimo paquete recibido y el retardo de transmisin del mismo.

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CAPTULO II21

2.2 Protocolos de Telefona tradicional.

Los protocolos de telefona tienen como funcin principal, brindar la informacin

necesaria sobre las etapas de una llamada, las cuales se pueden clasificar en establecimiento,

mantenimiento y desconexin de la misma. Esta informacin de inters se denomina

sealizacin.

En la telefona analgica la sealizacin se divide en tres tipos:

Supervisoria. Referida a la asignacin y liberacin de recursos (colgado y descolgado).

De Registro. Contiene informacin de origen y destino (nmeros de telfonos).

Informacin de llamada. Contiene la informacin sobre el estado de la llamada y se divide a

su vez en: Alerta (alerta de repique) y Progreso (tonos de ocupado, cogestin, tono de repique,

etc.).

La sealizacin tambin puede ser forzada, en el caso que se reciban acuses de recibo

de la informacin, y no forzada en caso contrario.

2.2.1 Analgica.

Una de las principales caractersticas de la telefona analgica es que tanto la

sealizacin como la voz viajan por el mismo canal o par telefnico. De aqu que, cuando se

habla de sealizacin en la telefona analgica, se hace referencia a una sealizacin por canal

asociado.

Existen muchos protocolos de sealizacin para telefona analgica. Son objeto de

estudio, en particular, los que han sido utilizados en Venezuela.

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CAPTULO II22

2.2.1.1 DTMF.

El protocolo DTMF (Dual Tone Multi-Frequency), es un protocolo multifrecuencial

utilizado bsicamente para la sealizacin de registro, el cual a travs de la propagacin de

seales de frecuencia especficas entre un suscriptor y su central local, transmite la

informacin sobre el nmero telefnico de destino.

El DTMF es un protocolo de sealizacin de tipo no forzada y las frecuencias

correspondientes a cada dgito telefnico son fijas, y estn determinadas por la suma de dos

valores de frecuencia.

La figura 2.5 representa una matriz que asocia valores de frecuencia determinados a

cada una de sus filas y columnas, recomendados por la UIT - T. A partir de sta, puede

ilustrarse el hecho de que cada tono es la suma de dos valores de frecuencia. Por ejemplo, el

tono para el dgito 1 es la suma de 697 Hz + 1209 Hz, de forma que la frecuencia de este tono

es de 1906 Hz.

Figura 2.5 Tonos DTMF.Los tonos asociados a cada dgito, se obtienen de la suma de los valores de frecuencia segn su posicin

dentro de una matriz (fila y columna). Por ejemplo, para el 1, el tono es 697 Hz + 1209 Hz = 1906 Hz.

2.2.1.2 MFC-R2.

El protocolo de sealizacin multifrecuencial de secuencia forzada MFC-R2 (Multi-

Frecuency Code - Regional 2), estandarizado en 1962 por la CCITT, es todava utilizado en

algunas zonas de Amrica Latina, Europa, Australia y Asia, para la comunicacin entre

centrales nacionales.

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CAPTULO II23

Est constituido por un conjunto de seales analgicas a determinadas frecuencias a las

cuales se les ha atribuido previamente un significado especfico para cada caso, es decir, es un

protocolo multifrecuencial donde cada frecuencia tiene un mensaje de sealizacin asociado,

sealizacin que es de tipo forzada.

Cabe destacar que la sealizacin que se transmite a travs de este protocolo, puede ser

de dos tipos: supervisoria o de lnea en cuyo caso se transmite un tono de invitacin a marcar

(TIM), o de progreso en el que se transmitir la seal de congestin, ocupado, o tono de

repique segn sea el caso.

En la figura 2.6 se pueden observar las caractersticas de los tonos antes mencionados,

de acuerdo a la Norma Europea del CCITT. Ntese que es necesario generar un solo tono de425 Hz y luego, la alternancia del tono con espacios de silencio (denominados cadencia), es lo

que dar origen a todos los tonos de sealizacin de progreso.

Figura 2.6 Tonos para eventos telefnicos segn la Norma Europea del CCITT.Es necesaria la generacin de un nico tono de 425 Hz. La cadencia es lo que distingue a los tonos de

discado, repique, ocupado y congestin.

Por lo antes expuesto, tanto los equipos terminales como las centrales estn diseadospara la interpretacin de dichas seales, las cuales se transmiten de central a central a travs de

las troncales telefnicas, haciendo el recorrido desde el suscriptor de origen hasta el suscriptor

de destino.

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CAPTULO II24

El protocolo MFC-R2 tiene frecuencias asociadas a todos los mensajes de sealizacin

en cualquiera de sus clasificaciones. Bsicamente los mensajes o seales se dividen en dos

grandes grupos:

Grupo A. Tambin denominadas seales hacia delante o forward, cuya funcin es informar

de algn requerimiento a solicitar a la central siguiente en la trayectoria de enrutamiento de la

llamada.

Grupo B. Tambin denominadas seales hacia atrs o backward, las cuales son utilizadas

slo por la central de destino, para responder a las solicitudes o para dar acuses de recibo de

las seales recibidas a la central previa en la ruta.

De forma anloga al protocolo DTMF, cada seal del MFC-R2 consiste en una

combinacin de 2 frecuencias. Se tienen dos conjuntos de frecuencias, uno para cada sentido

de transmisin (hacia delante o hacia atrs), cada uno formado por 6 diferentes frecuencias.

La figura 2.7 muestra los dos conjuntos de frecuencia utilizados en MFC-R2.

Figura 2.7 Frecuencias utilizadas en el protocolo MFC-R2.Hay un conjunto de frecuencia para cada sentido de transmisin: hacia delante y hacia atrs. Las seales del

MFC-R2 consisten en una combinacin de 2 frecuencias. Los recuadros negros indican cul par de seales sesuman para obtener la seal de inters.

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CAPTULO II25

2.2.1.3 Sealizacin #5.

Es tambin un protocolo de sealizacin multifrecuencial, constituido por seales hacia

adelante y hacia atrs, pero especficamente utilizado para el intercambio de informacin entre

centrales internacionales. Por tal motivo, a diferencia del MFC-R2 posee seales para indicar

cdigos numricos de los distintos pases, cdigos de rea, as como sealizacin para indicar

si la central que enva la informacin es una central de trnsito o es la propia central de origen,

el idioma que se utiliza en la localidad de donde se recibe el mensaje, o si se recibe de una

operadora internacional entre otras cosas.

El protocolo de sealizacin # 5 es, al igual que en el caso de MFC-R2, una

sealizacin de tipo forzada.

En la figura 2.8 se muestra, de forma general, las distintas sealizaciones que se

utilizan en el enrutamiento de una llamada a travs de centrales analgicas nacionales e

internacionales.

Figura 2.8 Sealizaciones que se usan en el enrutamiento de una llamada.Ntese que entre suscriptor y central se usa el protocolo DTMF, entre centrales locales se usa MFC-R2 y

entre centrales internacionales se usa el protocolo de sealizacin #5.

2.2.2 Digital.

Todos los protocolos de telefona digital parten del mismo principio: enviar la

informacin necesaria a travs de la transmisin de paquetes con una codificacin binaria

previamente establecida.

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CAPTULO II26

Adicionalmente, en la telefona digital se introduce un nuevo concepto, el de

sealizacin por canal comn, de tal forma que ahora la voz viaja por un canal o par

telefnico, mientras que la sealizacin de todos los canales de un mismo troncal viaja por un

canal independiente de los canales de voz. A partir de esto, es posible supervisar el estado de

la red y adems transmitir informacin sobre el mismo. Esta nueva informacin es un tipo de

sealizacin denominada control de red.

As como en el caso analgico, existen muchos protocolos para telefona digital y en

este trabajo se estudiarn los utilizados en Venezuela.

2.2.2.1 CCITT Recomendacin Q.931.

Una Red Digital de Servicios Integrados, ISDN (Integrate Services Digital Network),

no es ms que un conjunto de nodos que estn interconectados a travs de enlaces de datos.

En general la red est compuesta por equipos terminales ET (TE, Terminal

equipments), que se conectan a un terminal de red TR (NT, network termination) y stos a su

vez, se comunican con un terminal de central TC (ET, exchange termination) a travs de una

lnea de suscriptor digital LSD (DSL, Digital Subscriber Line), para finalmente, mediante

estos terminales llegar a la central local ISDN [3], tal como se muestra en la figura 2.9. De tal

modo, la recomendacin Q931 se utiliza como protocolo digital de comunicacin entre los

subscriptores y su central local, pasando por las etapas antes expuestas.

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CAPTULO II27

Figura 2.9 Modelo general de comunicacin entre centrales y usuarios ISDN.

Los ETs son los equipos terminales. stos se conectan a un terminal de red TR, los cuales se comunican conun Terminal de Central a travs de una lnea de suscriptor digital LSD para as comunicarse con la Central LocalISDN.

Los paquetes de la norma Q931 estn compuestos de octetos de bits. Cada octeto tiene

un significado particular, los primeros 3 contienen informacin de cabecera y los restantescontienen el mensaje que se desea transmitir. Este mensaje puede ser de 11 tipos diferentes,

para el establecimiento, mantenimiento y desconexin de una llamada (SETUP, PROG,

ALERT, CONN, DISC, RLSE, INFO, etc.).

A su vez cada tipo de mensaje permite enviar una gama de informacin tan completa

como se requiera, ya que para ello existen 14 elementos u octetos que permitirn brindar

informacin adicional como: nmero de origen y destino, estado de la llamada, capacidad para

transmitir la informacin, caracterstica del terminal y troncal de origen (modo circuito

analgico modo paquete digital), identificacin y compatibilidad del canal, entre muchos

otros mensajes. La estructura general de estos paquetes se ilustra en la figura 2.10.

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CAPTULO II28

Figura 2.10 Formato general de los mensajes correspondientes al protocolo Q.931.

Todos los mensajes comienzan con una cabecera estndar que comprende los octetos: Tipo de Protocolo,

Referencia de llamada y Tipo de Mensaje.

En la figura 2.11 se muestra un esquema general de una red ISDN, con suscriptores

analgicos y digitales.

Figura 2.11 Red ISDN con terminales analgicos y digitales.Desde el punto de vista del usuario, ISDN es una red de servicios integrados. Sus lneas de suscriptor digital

pueden ser usadas para la comunicacin en modo circuito o modo paquete.

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CAPTULO II29

2.2.2.2 Sealizacin #7.

El sistema de sealizacin por canal comn N 7 tiene una estructura modular igual

que el sistema OSI, pero en 4 niveles en lugar de 7. Los tres niveles ms bajos, forman la

Parte de Transferencia de Mensajes, MTP (Message Transfer Part), la cual provee esquemas

de deteccin y correccin de errores, y tambin, funciones de enrutamiento, discriminacin y

distribucin dentro de un nodo.

El cuarto nivel lo conforman las Partes de Usuario, UPs (User Parts), que representa

los niveles 4, 5, 6 y 7 en el sistema OSI. En la figura 2.12 se muestra el diagrama del

protocolo de sealizacin N 7 y su analoga con las capas del sistema OSI.

Figura 2.12 Analoga entre las partes del SS7 y las capas del modelo OSI.Ntese que el nivel 3 de MTP del sistema de sealizacin # 7 + el SCCP = Nivel 3 del sistema OSI.

El sistema de sealizacin por canal comn N 7 no es totalmente compatible con el

sistema OSI. Una gran diferencia es el proceso de comunicacin de la red. El modelo OSI

describe un intercambio de data orientado a conexin, mientras que SS7 provee slo

transporte sin conexin para la transferencia de datos, ya que sta es la va ms rpida para el

transporte de los mismos.

Para poder ofrecer los dos servicios, orientado a conexin y sin conexin, se origin la

Parte de Control de Conexin de la Sealizacin SCCP (Signalling Connection Control Part),

la cual provee una interfaz entre los niveles de transporte (MTP) y los otros niveles de la red

que en general conforman el modelo OSI.

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CAPTULO II30

SCCP provee el direccionamiento completo para enrutar un mensaje a la base de datos

correcta. El SCCP permite enrutar mensajes de forma transparente a travs de la red, usando

nodos intermedios como enrutadores, sin necesidad de conocer las direcciones individuales de

cada uno de los nodos intermedios.

SCCP hace posible usar el sistema de sealizacin por canal comn N 7, basado sobre

MTP, como un portador entre las aplicaciones que usa el sistema OSI en los niveles

superiores.

Por otro lado, la Parte de Aplicacin de Capacidades de Transacciones, TCAP

(Transaction Capabilities Application Part), es utilizada por las bases de datos para las

transacciones. Se requiere de la SCCP para enrutar mensajes a su propia base de datos.

La Parte de Usuario ISDN, ISUP (ISDN User Part), es un protocolo utilizado para la

conexin telefnica entre centrales. Este protocolo ofrece adems funciones de redes

inteligentes y servicios de ISDN.

2.3 Telefona IP.

Las redes desarrolladas a lo largo de los aos para la transmisin de conversaciones

vocales, se basan en el concepto de conmutacin de circuitos, es decir, en el establecimiento

de un circuito fsico durante el tiempo de llamada, lo que significa que los recursos que

intervienen en la realizacin de sta, no pueden ser utilizados en otra llamada hasta que la

primera no finalice, incluso durante los silencios que se suceden dentro de una conversacin

tpica.

Lo que se tiene hasta hoy es una red de acceso, que incluye el cableado desde el hogar

del abonado hasta las centrales locales y el equipamiento necesario, y una red de transporte,

que incluye las centrales de rango superior y los enlaces de comunicaciones que las unen.

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CAPTULO II31

Por otro lado, se tienen las redes de datos, basadas en el concepto de conmutacin de

paquetes, es decir, una misma comunicacin sigue diferentes caminos entre origen y destino

mientras dura, lo que significa que los recursos que intervienen en una conexin pueden ser

utilizados por otras conexiones que se efecten al mismo tiempo.

La telefona IP conjuga dos mundos histricamente separados: la transmisin de voz y

de datos. Se trata de transportar la voz, previamente convertida a datos, entre dos puntos

distantes.

En la telefona IP el cambio fundamental se produce en la red de transporte: ahora esta

tarea es llevada a cabo por una red basada en el protocolo IP, de conmutacin de paquetes, por

ejemplo Internet. En cuanto a la red de acceso, puede ser la misma que en el caso de latelefona convencional, fsicamente hablando (bucle de abonado).

La telefona IP hace uso de tecnologa que digitaliza la voz y la comprime en paquetes

de datos que se reconvierten de nuevo en voz en el punto de destino. Algunas formas de

acceder a este servicio son:

Comunicacin entre usuarios de computadoras conectados a Internet. Mediante el uso de los

componentes multimedia de una computadora y un programa adecuado, se puede entablar una

conversacin en tiempo real con otra computadora similar ubicada en cualquier parte del

planeta.

Comunicacin entre dos usuarios, aunque uno de ellos no est conectado a Internet. Esto es,

una persona conectada a Internet a travs de su computadora puede llamar a un telfono fijo.

Comunicacin entre dos telfonos fijos. Dos telfonos fijos pueden comunicarse entre s por

medio del protocolo IP; uno de ellos llama a una central conectada a Internet y sta lo

comunica con el otro telfono fijo.

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CAPTULO II32

Estas modalidades posibilitan el uso de las redes de datos para efectuar llamadas

telefnicas, y dan paso al desarrollo de una nica red que se encargue de efectuar todo tipo de

comunicacin, ya sea vocal o de datos.

2.3.1 VoIP.

Voz sobre IP, VoIP (Voice over IP), es un trmino usado para hacer referencia a la

tecnologa que hace posible aprovechar la infraestructura de transmisin de datos existente,

para el envo de voz utilizando el protocolo IP, involucrando adems conceptos de telefona,

de redes y de ingeniera de trfico. Esto es, en general, enviar voz en forma digital por medio

de paquetes a travs de la red, en lugar de enviarla en forma analgica a travs de circuitos

conmutados como lo hace una compaa de telefona convencional o PSTN.

La voz sobre redes IP (VoIP), inicialmente se implement para reducir el ancho de

banda mediante compresin vocal, aprovechando los procesos de compresin diseados para

sistemas celulares en la dcada de los aos 80. En consecuencia, se logr reducir los costos en

el transporte internacional. Luego tuvo aplicaciones en la red de servicios integrados sobre la

LAN e Internet. Posteriormente, se migr de la LAN (aplicaciones privadas) a la WAN

(aplicaciones pblicas) con la denominacin Telefona IP (IP-Telephony).

An cuando existen caractersticas que hacen de la Telefona IP un problema de

complejidad elevado respecto de la VoIP, dado que se ocupa de aspectos adicionales como: la

interoperatividad con las redes telefnicas actuales, calidad de servicio garantizada y servicios

de valor agregado, en adelante se har uso del trmino VoIP para hacer referencia a telefona

IP en general.

2.3.1.1 Funciones de un Sistema VoIP.

Un sistema VoIP debe realizar tres funciones bsicas: digitalizacin de la voz,

paquetizacin de la voz y enrutamiento de los paquetes.

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CAPTULO II33

2.3.1.1.1 Digitalizacin de la voz.

Comprende las funciones de conversin analgica-digital de la voz y de compresin de

la seal digital obtenida.

La conversin analgica-digitalconsta de varios procesos:

Muestreo. Es el proceso a travs del cual se convierte una seal de tiempo continuo

en una seal de tiempo discreto. Su principio se basa en la obtencin de muestras de la seal

de tiempo continuo en instantes de tiempo discreto. La figura 2.13 ilustra el proceso de

muestreo.

Figura 2.13 Ejemplo de muestreo de una seal de audio.Los puntos sobre lnea de la grfica de la derecha, representan los valores de la seal analgica original que

fueron capturados en instantes de tiempo discretos, durante el proceso de muestre

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