Date post: | 28-Jan-2016 |
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Introducción a la VoIP
API 2004 2
Programa
Introducción
Voz sobre Redes de Paquetes
Modelo de referencia TCP/IP
Norma RFC 1889: Protocolos RTP y RTCP
Análisis del Paquete de VoIP
El Gateway
Trunking IP y el Toll Bypass
API 2004 3
Objetivos
Comprender que es y cuales son los fundamentos de Voz sobre IP Comprender las similitudes y diferencias con Telefonia Básica Desarrollar una comprensión completa y estructurada sobre funciones,
protocolos y componentes de VoIP Comprender los distintos protocolos que existen en VoIP Comprender como se puede mejorar la QoS en VoIP Comprender que es y cuales son los fundamentos del protocolo H.323 Comprender el protocolo SIP Comprender y evaluar calidad de servicio en VoIP Conocer cuales son las distintas estrategias para su implementación Vincular los conocimientos teóricos con implementaciones reales de VoIP
que funcionan en su empresa o lugar de trabajo
API 2004 4
Hitos Telefonía Internet VocalTec Inc. (Feb 1995)
Software Internet Phone permitía que dos usuarios de Internet se hablaran entre sí (PC a PC)
Su principal limitación era no poder hablar desde un PC a un teléfono
Gateway de Telefonía VocalTec / Dialogic (Ago. 1996)
Creación de VoIP VocalTec / Cisco (Verano 1996) Primeras experiencias de establecimiento de llamadas de
teléfono a computadora y de teléfono a teléfono.
API 2004 5
¿Por qué tanta emoción? Reduce costos en las redes
Integración de Redes Convergencia de escritorio Simplificación de Administración y Mantenimiento Mismo personal para Voz y Datos
Incrementa la movilidad y el acceso a la información Mensajería Unificada Centros de atención remotos Facilita la movilidad de trabajadores
Habilita nuevas aplicaciones de eBusiness Habilita la Web al centro de llamadas
API 2004 6
¿En que consiste? Es una forma de codificación y encapsulamiento de señales digitales de voz para ser
transmitidas a través de redes de paquete (p.e. IP)
La voz es primeramente digitalizada y procesada para ocupar menos ancho de banda (Codificada) Los DSP (Digital Sound Prossesor) son dispositivos electrónicos encargados de
la compresión y paquetización Luego se encapsula en el protocolo IP formando paquetes y se transmite
Aprovecha la red IP para la comunicación de voz Utiliza las redes LAN y WAN como medio de Transmisión Voz y datos completamente integrados
En el extremo receptor se realiza el proceso inverso y se recupera la voz
API 2004 7
Voz sobre Redes de Paquetes
Señal de voz
Codificación
Empaquetado Red de paquetes IP
(Internet, MPLS)
Señal de voz
Decodificación
Desempaquetado
Funciones básicas que debe realizar un sistema de voz sobre IP Digitalizar (G.711) y comprimir si es necesario (G.723 ó G.729)
La voz es nativamente una señal analógica si el paquete va a pasar por una red WAN
Paquetizar (encapsulada en paquetes IP) Enrutamiento de los paquetes
API 2004 8
Tipos de llamadas de VoIP PC a PC PC a Teléfono Teléfono a Teléfono
Dedicado
PSTN
Gateway
INTERNETAcceso Internet
Dedicado
Cable Modem
Gateway
API 2004 9
En la Red IP
Los Routers y Switches en la Internet examinan las Direcciones IP de los paquetes para llegar al destino deseado
Pueden haber muchos “Routers” y switches en el camino que toma el paquete de VoIP hasta su destino
API 2004 10
Modelo de referencia TCP/IP
API 2004 11
Criterios de entrega IP (Internet Protocol)
Protocolo de nivel de red Se preocupa de hacer llegar cada paquete a su destino del mejor modo posible
Datos Entrega confiable (TCP, protocolo de nivel de transporte) Proporciona transporte de datos de un nodo a otro mediante el uso de técnicas
orientadas a la conexión
Multimedia: Entrega a tiempo (UDP) Intercambio de información (audio y video en tiempo real) Transmisión de paquetes de sonido y video no interactivo bajo UDP (User Datagram
Protocol) Protocolo de nivel de transporte Establece la comunicación entre dos estaciones pero no provee confiabilidad Los paquetes pueden llegar en desorden o no llegar
API 2004 12
Protocolo de nivel de Transporte TCP (Transmission Control Protocol)
Servicio de entrega de paquetes orientado a conexión Es confiable y se basa en el establecimiento de Circuitos Virtuales Maneja el concepto de puertos Las conexiones se identifican por dos pares :
(Dirección IP Host 1, Puerto Host 1) (Dirección IP Host 2, Puerto Host 2)
Se pueden tener varias conexiones simultáneas al mismo puerto en un host Existen (al igual que en UDP) Puertos BIEN CONOCIDOS que son asignados a
aplicaciones específicas Los bloques de información que entrega la aplicación son divididos en segmentos de
datos y manejados óptimamente El tamaño de los segmentos es independiente del tamaño de los bloques de
información Estos segmentos de datos son entregados al nivel IP para su transmisión
API 2004 13
Protocolo de nivel de Transporte
UDP (User Datagram Protocol) Servicio de entrega de paquetes NO orientado a conexión Las aplicaciones desarrolladas que utilizan UDP deben ser responsables de la
confiabilidad Varias aplicaciones pueden utilizar simultáneamente los servicios de UDP La forma de diferenciar las aplicaciones consiste en la asignación de PUERTOS Algunos puertos se denominan PUERTOS BIEN CONOCIDOS y se asignan a
aplicaciones específicas
Norma RFC 1889: Protocolos RTP y RTCP
API 2004 16
Protocolo: RTP RTP: Real-Time Transport Protocol (protocolo en tiempo real)
Estándar para el transporte de tráfico en tiempo real sobre Internet Origen: red MBONE (Multicast Backbone): red virtual de difusión superpuesta sobre Internet
para multiconferencias Se asume la existencia
Imperfecciones en la red (pérdidas y retardos) Posible variación de características de la red durante la comunicación
Corre sobre UDP Considera sincronización, con tags de tiempo. RTCP: Real-Time Trasport Control Protocol RTP: No se concentra en entrega segura de información como TCP Es preferible entregar a tiempo, que entregar confiable
RTP le agrega a cada trama la identificación del tipo de información que contiene, el número de secuencia y la hora en que fue generada. Esto permite que el receptor transmita la información al usuario al mismo ritmo en que fue generada y permite conocer si hubo descartes de información
API 2004 18
Cabecera RTP
El campo ‘Tipo de carga útil’ (Payload Type) permite especificar el formato de la información digital de audio o
vídeo que lleva el paquete (por ejemplo el valor 9 representa audio G.722). Esto permite al receptor realizar correctamente la decodificación. El emisor puede variar el formato cuando lo desee durante una sesión simplemente cambiando el valor de este campo
El campo ‘Número de secuencia’ lo utiliza el emisor para numerar de forma monótonamente
ascendente los paquetes enviados. Esto permite al receptor (o receptores) detectar paquetes perdidos (por ejemplo por congestión en la red) y reordenar los paquetes recibidos fuera de orden
API 2004 19
RTCP (RTP Control Protocol)
Protocolo que trabaja en conjunto con RTP que se basa en la transmisión periódica, a todos los participantes de una sesión, de paquetes de control con información sobre la calidad de la comunicación
Regula intercambio de mensajes de control en una sesión multimedia
Información de calidad de servicio: Retardo Tasa de paquetes recibidos y perdidos...
No proporciona mecanismos QoS
API 2004 20
Análisis del Paquete de VoIP De tramas (Frames) a Paquetes
El Software Ensamblador de Paquetes dentro del DSP toma los frames del CODEC y crea paquetes (packets)
Combinación de tramas en un paquete Varias tramas pueden estar contenidos en un sólo paquete
10110101 10110101 10110101 10110101
Frames
Packet
API 2004 21
Análisis del Paquete de VoIP Se agrega un encabezado Real Time Protocol (RTP) de 12 bytes, que provee:
Número de secuencia Time stamp El paquete es enviado a través de la red WAN
RTP 10110101 10110101 10110101 10110101
Se agrega al paquete un IP header de 20 bytes que contiene: Dirección IP de origen La dirección IP de destino
Se agrega también un header UDP de 8 bytes conteniendo los puertos sockets de origen y destino
IP UDP RTP 10110101 10110101 10110101 10110101
API 2004 22
Análisis del Paquete de VoIP Por tanto el Overhead Total es de 40 Bytes
20 Bytes de IP 8 Bytes de UDP 12 Bytes de RTP Total de 40 Bytes O 320 Bits por cada
paquete
Normalmente se lleva 20 ms de voz en cada paquete por lo que implica un BW de 320bits/20ms = 16 Kbps
Si se está empleando G.729 a se tiene un BW adicional 8 Kbps
Por lo tanto se obtiene un BW total de 24 Kbps
API 2004 23
El Gateway El Gateway es responsable por la adaptación desde la telefonía tradicional a
la Telefonía IP Interconexión entre la red IP y el sistema telefónico tradicional analógica
(PBX tradicional) o red pública (PSTN) o con la red RDSI Emplea DSP´s y Microprocesadores
DSP Digital Signal Processor(s) Voice Compression Tone Detection/Generation Echo Cancellation Silence Suppression
Micro Processor(s) Telephony Protocols Network Protocols Management Routing
MicroEthernet(Internet)
DSP
DSP
DSP
DSP
Telephones(Circuitos)
API 2004 24
Gateway Un gateway es un dispositivo que cuida las funciones de
Interworking para hacer de puente entre circuitos-paquetes y la red basada en IP. Transforma los paquetes IP en señales digitales o analógicas y viceversa. Traduce la señalización de la llamada.
La media gateway conectada a la LAN permitirá que un teléfono IP se comunique a través de la red PSTN/ISDN y trabajar con un cliente que utilice una PABX estándar.
No se debe olvidar que todavía se necesita PSTN/ISDN para conectar 2 compañías con sistemas IP que no tienen una línea de datos entre ellos.
API 2004 25
Teléfono a Teléfono
LANAnalogVoice
DigitalVoice
LAN
Gateway
Gateway
Router Router
IPPacket
Voice
IPWAN
IPWAN
Sitio Remoto
API 2004 26
ATA (Analog Telephone Adaptors)
API 2004 27
ATA 3COM
API 2004 28
ATA Cisco
API 2004 29
Gateway Voice Interfaces
FXO—Foreign Exchange Office FXS—Foreign Exchange Station E&M—Ear and Mouth PRI—Primary Rate Interface
PBXPBX
FXO FXSEth
PBXPBX
E&M E&MEth
PBXPBX
E1/PRI E1/PRIEth
FXO FXS Eth
API 2004 30
Trunking IP (Trunking sobre IP)
Implementación de VoIP en WAN para Toll bypass La compañía puede elegir entre usar líneas arrendadas de un
operador e instalar sus propios dispositivos de red (routers etc…). Las grandes compañías continúan favoreciendo las WANs
privadas sobre líneas arrendadas
La compañía puede elegir entre usar la red de datos de un operador siendo ATM, Frame Relay o MPLS (VPN´s)
Voz sobre IP en la WAN algunas veces pasa directamente sobre una red IP VPN, pero es más común sobre una red ATM, Frame-Relay o MPLS
API 2004 31
Toll Bypass
Cada sede remota tiene una PABX pequeña y aislada sin acceso a las aplicaciones de voz centrales
Las llamadas de voz desde las sedes remotas a la principal se realizan a través de la red pública
Gateway (conectado a la LAN) permitirá la comunicación a través de PSTN
Sede 4PBX: 5 ext
LAN: 5 puertos
Sede 3PBX: 3 ext
LAN: 3 puertos
Sede 2PBX: 12 ext
LAN 12 puertos
Sede 1PBX: 5 ext
LAN 5 puertos
Sedes RemotasSedes Remotas
Red privada de datos
Red Pública para voz
Sede principalSede principal
PSTN
API 2004 32
Toll Bypass
PSTN
PBX PBX
WAN IP
Router Router
E1 (QSIG)
GatewayGateway
E1 (QSIG)
Ethernet Ethernet
API 2004 33
Reemplazo de Enlaces TDM
• No se requieren enlaces dedicado en configuración punto a punto• Mayor eficiencia en utilización de ancho de banda• Funciones Tandem se trasladan a la red IP, mejor utilización del CPU• Se crece en canales de manera más granular
E1
E1
E1
E1
E1
PSTN
VoIP VoIP
PSTN
WAN
VoIP
VoIP
VoIP