2007 Voz sobre IP Vicegerencia TIC – IKT Gerenteordetzak.

2007

Voz sobre IPVoz sobre IP

Vicegerencia TIC – IKT GerenteordetzakVicegerencia TIC – IKT Gerenteordetzak

2

Escenario tradicional de Redes de Comunicaciones

Problemática del tráfico telefónico en redes de datos

Requisitos de la red de datos para Voz sobre IP

Red Privada de Comunicaciones de UPV/EHU

Escenarios de Voz sobre IP con PBXs

Evolución de la PBX

Protocolos de comunicaciones VoIP

Clientes de telefonía IP

Maqueta de pruebas de ToIP

INDICEINDICE

3

Comunicaciones en entornos empresariales

basadas en dos redes independientes: Red telefónica Red de datos

RTC/RDSI

Red IP

Escenario Tradicional de Redes de ComunicacionesEscenario Tradicional de Redes de Comunicaciones

4

Síncronos

Asíncronos

No crítico Crítico

Sensibilidad

al

Retardo

e-Mail

webtraffic

webradio

video-games

telefoníavideoconferencing

financialtransaction

userauthentification

networkmonitoring

Client serverapplications

serverbackup

networkmanagement

Clasificación de los tipos de tráficos de comunicacionesClasificación de los tipos de tráficos de comunicaciones

Nivel de criticidad

5

Parámetros que influyen Definición y Causas que lo originan

Retardo

Tiempo de propagación de la comunicación desde el usuario origen al usuario destino.

Causa: los equipos y medios de comunicación requieren un tiempo para el tratamiento y trasmisión de los paquetes de datos.

Jitter

(variabilidad del retardo)

El tiempo de propagación varía durante la comunicación, en función del tráfico total de datos existente en la red.

Causa: los paquetes de datos se almacenan temporalmente en los equipos de comunicación hasta que son procesados. El tamaño de las colas de almacenamiento varía en función del tráfico existente.

Pérdida de paquetes

Los paquetes de datos no llegan al destino.

Causa: Congestión en la red que hace que los equipos de comunicación eliminen paquetes.

Eco

El usuario escucha lo mismo que habla, pero con cierto retraso.

Causa: desadaptación de impedancias entre micrófono y auricular

Ancho de banda

insuficiente

Velocidad de transmisión insuficiente para la comunicación.

Causas: baja velocidad de transmisión, exceso de tráfico concurrente, algoritmo de codificación de voz inadecuado.

Degradación de la calidad de la comunicación telefónica

Problemática del tráfico telefónico en redes de datosProblemática del tráfico telefónico en redes de datos

6

Parámetros para garantizar calidad telefónica adecuada Retardo de la comunicación extremo a extremo < 250 mseg.

Fluctuación del retardo (jitter) durante la conversación < 50 mseg.

Pérdida de paquetes de voz < 1% (en un periodo de 5 minutos) El oído interpola el sonido de forma natural.

Ancho de banda disponible suficiente en la red ethernet: 83 kbps por conversación (sin compresión de voz: codec G.711) 22 kbps por conversación (utilizando compresión de voz: codec G.723.1)

Requisitos de la red de datos para VoIPRequisitos de la red de datos para VoIP

Hola ¿Me oyes? Hola

¿Quedamos?¿Qu…

e..da..mo..s?

7

Jitter Buffer50 ms

PropagationDelay<= 10 msJitter <=10 ms

LAN802.1p/q

Usuario 2

PropagationDelay <=100 msJitter<= 30 ms

WAN / MANQoS: Diffserv

Codec Delay25 ms

Core router120 kpps

Edge router50 kpps

Edge router20 kpps

Requisitos de la red de datos para VoIP: Retardo y JitterRequisitos de la red de datos para VoIP: Retardo y Jitter

Usuario 3

Codec Delay25 ms

VoIP ServerVoIP-PBX

Small Site

Jitter Buffer50 ms

Medium Site

Campus SiteRed de datos: • Minimizar nº equipos intermedios• LAN: switches Fast Ethernet• VLAN para telefonía (802.1Q)• Priorización de tráfico (802.1p)• Routers con Qos Diffserv

Usuario 1

Teléfonos: • Cancelación de eco• Jitter buffer• Marcado de paquetes para QoS

8

Requisitos de la red de datos para VoIP: Ancho de bandaRequisitos de la red de datos para VoIP: Ancho de banda

Red de datos: • Ofrecer ancho de banda suficiente extremo-extremo• Tráfico de broadcast/multicast < 10%• Pérdida de paquetes < 1% (periodo de 5 minutos)• Pico máximo de uso de los interfaces LAN < 75%• Pico máximo de uso de los interfaces WAN < 75%

Teléfonos: • Codecs con compresión de voz:

• G.729A (8 kbps)• G.723.1 (5,6 kbps) -> 20 kbps en ethernet

• Supresión de silencios (activación del codec por detección de voz)

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Trama ethernet: Cálculo de ancho de banda:

MAC-Header 26* bytes Tamaño de trama = Cabeceras + Voz

VLAN-Tag 4 bytes Tamaño de trama = 26+4+20+8+12+200 = 270 Byte

IP-Header 20 bytes Rate = Tramas / seg = Codec Neto / Codec Payload

UDP-Header 8 bytes Rate = 64000 bit/s / 200 x 8 bit = 30 pps

RTP-Header 12 bytes Ancho de banda = Tamaño trama x Rate

Total Cabeceras: 70 bytes Ancho de banda = 270 x 8 bit x 30 pps = 82,5 kbit/s

Voz(G.711) 64kbps*25ms

200 bytes Con codificación G.723.1 = 90 x 8 x 30 = 21,6 kbit/s

* 8 Byte Preambel

MAC IP UDP RTP G.711 FCS

Cabeceras Voz

Ancho de banda para telefonía con codificación G.711Ancho de banda para telefonía con codificación G.711

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Red Privada de Comunicaciones Telefónicas de la UPV/EHURed Privada de Comunicaciones Telefónicas de la UPV/EHU

E.T.S. Ingenieros BilbaoHicom 350H

EUITI-BilbaoHicom 330H

Ing. MinasHicom 330H

E.U. EmpresarialesHicom 330H

E.T.S. NáuticaHicom 330H

E. U. MagisterioHicom 330H

Col. MayorHicom 330H

U.D. BasurtoHicom 330H

EUITI-EibarHicom 330H

Villa AsunciónHicom 330H

Villa SoroaHicom 330H

F. Econ. y Emp. Sarriko

Hicom 350H F. FARMACIAHicom 350H

LEIOAHicom 350H

IBAETAHicom 350H

1 S2

1 S2

1 S2

1 S2

1 S2 1 S2

1 S2 1 S2

8 S2 4 S2

3 S2

U.D. MedicinaHicom 330H

Enfermería yU. DocentesHicom 330H

Aula ExperienciaHicom 310H

1 S2

1 S2

4 S0

4 S0

C. SocialHicom 330H

U.D. CrucesOptipoint 400

1 S21 S2

1 S2

1 S2

1 S2

1 S2

1 S2

2 S01 S2 1 S2

4 S0

1 S2

1 S2

4 S0

4 S0

1 S2

1 S2

1 S2

1 S2

RedIP

RedIP

1 S2

ZamudioAP 3500

1 S2

2 S0

Torre ArbideAP 3500

HiPath 4500HiPath 4500

OVIOptipoint 400

C. Act. Física y DeporteHiPath 4300

1 S2

11

Sistema telefónico HiPath 4000Sistema telefónico HiPath 4000

Hicom 300 H

S2

HiPath 3000

HiPath 4000

I and CInfrastructure

(IP)

HiPath 4000

HiPath AP 3500 IP

OptiClient 130

OptiPoint 400Fax

con IP adapter

HiPath AP 3300 IP

Arquitectura distribuida IP:Estantes remotos conectados a la PBX principal a través de la red de datos

VoIP Trunking: conexión entre PBXs a través de la red de datos

ToIP: Teléfonos IP

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Escenario 1: PBXs con arquitectura distribuida en IPCampus Leioa - Zamudio

Campus Ibaeta - Torre Arbide

Escenario 2: ToIP – terminales telefónicos IPU.D. Medicina Cruces

O.V.I.

Escenario 3: Interconexión de PBXs a través de la red de datos(A corto plazo) Campus Vitoria - IVEF

Escenarios de Voz sobre IP en UPV/EHUEscenarios de Voz sobre IP en UPV/EHU

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HiPath HiPath 40004000 HiPath HiPath 40004000

Estante Estante remotoremoto

AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

Ruta de señalizaciónPayload path

Las llamadas locales Las llamadas locales se conmutan en el se conmutan en el propio estante remotopropio estante remoto

Control de llamada

IbaetaOtro

Torre Arbide

InfrastructureIP

Escenario 1 – HiPath 4000 con arquitectura distribuida en IPEscenario 1 – HiPath 4000 con arquitectura distribuida en IP


AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

14

Control de llamada

Llamadas entre los estantes Llamadas entre los estantes remotos son conmutadas en la remotos son conmutadas en la red de datosred de datos



InfrastructureIP

Ibaeta


AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

Torre Arbide

Otro



AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

15

Control de llamada

Llamadas que no estan limitadas al estante Llamadas que no estan limitadas al estante remoto son conmutadas en la red de datos y en remoto son conmutadas en la red de datos y en HiPath 4000HiPath 4000



InfrastructureIP

HG 3570

Ibaeta


AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

Torre Arbide

Otro



AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

16

HiPath HiPath 40004000

HiPath HiPath 40004000

Payload path

Control de llamada

Acceso a las lineas externas Acceso a las lineas externas localmente o a través de Ibaetalocalmente o a través de IbaetaLíneas

Líneas

I and CInfrastructure

(IP)

HG 3570

Ibaeta


AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

Torre Arbide

Otro



AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

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HiPath HiPath 40004000 HiPath HiPath 40004000 Red IPRed IP

Modem/Router

Modem/Router


Supervivencia de la Supervivencia de la señalización asegurando el señalización asegurando el control sobre el estante control sobre el estante remoto si se pierde la remoto si se pierde la señalización por fallo de red señalización por fallo de red IPIP Infrastructure

Red pública

InfraestructuraIP

Trunk

Trunk

Supervivencia de la comunicación (payload) Supervivencia de la comunicación (payload) asegura la conectividad a través de la red asegura la conectividad a través de la red pública en caso de fallo de red IPpública en caso de fallo de red IP

Torre Arbide

Ibaeta

Supervivencia de la señalización y de la comunicaciónSupervivencia de la señalización y de la comunicación


AP 3500AP 3500


AP 3500AP 3500

18



Las llamadas locales Las llamadas locales se conmutan en la LANse conmutan en la LAN

Control de llamada

Leioa

OVI

U.D.M. Cruces

InfrastructureIP

Escenario 2 – Terminales telefónicos IPEscenario 2 – Terminales telefónicos IP

LAN

LAN

19

Control de llamada

Llamadas entre teléfonos IP de Llamadas entre teléfonos IP de diferentes centros son diferentes centros son conmutadas en la red de datosconmutadas en la red de datos



InfrastructureIP

Leioa


U.D.M. Cruces

LAN

LAN

OVI

20

Control de llamada

Llamadas que no estan limitadas al propio Centro Llamadas que no estan limitadas al propio Centro son conmutadas en la red de datos y en HiPath son conmutadas en la red de datos y en HiPath 40004000



InfrastructureIP

HG 3530

Leioa


LAN

LAN

OVI

U.D.M. Cruces

21

HiPath HiPath 40004000 HiPath HiPath 40004000 Red IPRed IP

Modem/Router

Modem/Router


Supervivencia de la Supervivencia de la señalización asegurando el señalización asegurando el control sobre el estante control sobre el estante remoto si se pierde la remoto si se pierde la señalización por fallo de red señalización por fallo de red IPIP Infrastructure

Red pública

InfraestructuraIP

Trunk

Trunk

Supervivencia de la comunicación (payload) Supervivencia de la comunicación (payload) asegura la conectividad a través de la red asegura la conectividad a través de la red pública en caso de fallo de red IPpública en caso de fallo de red IP

U.D.M. Cruces

Leioa

Supervivencia de la señalización y de la comunicaciónSupervivencia de la señalización y de la comunicación

HiPath 2000HiPath 2000HiPath 2000HiPath 2000

22

Control de llamada

Las HiPath tienen autonomía completa en las Las HiPath tienen autonomía completa en las llamadas internas (locales) y utilizan la red de llamadas internas (locales) y utilizan la red de datos como medio de transporte para llamadas datos como medio de transporte para llamadas entre centrosentre centros



InfrastructureIP

HG 3550

Vitoria

Escenario 3 – Interconexión entre PBXsEscenario 3 – Interconexión entre PBXs

IVEF


Control de llamada

23

TeléfonosTeléfonos LíneasLíneas

Circuitosconexión

extensiones

Circuitosconexión

extensiones

Circuitosconexiónenlaces


ConmutaciónConmutación

ControlControl

PBX

LANInterfazEthernet

Gateway VoIP

Gatekeeper

Red IP Corporativa

Redpública

Teléfonos IPTeléfonos IPConmutación

en LAN

Conmutaciónen LAN

Evolución de la PBXEvolución de la PBX

24



ControlControl

PBX

LANInterfazEthernet

Gateway VoIP

Teléfonos IPTeléfonos IPConmutación

en LAN

Conmutaciónen LAN

Red IP Corporativa

Gatekeeper

Redpública

LíneasLíneas


25

LíneasLíneas



LAN

Gateway

Red IP Corporativa

Redpública

Conmutaciónen LAN

Conmutaciónen LAN


SOFTSWITCHMedia Server

ServidoresAplicaciones

26

Protocolos de comunicaciones VoIPProtocolos de comunicaciones VoIP

Características SIP H.323

Alcance VoIP y aplicaciones multimedia

Desarrollo IETF ITU-T

Arquitectura Modular - Distribuida Monolítica - Distribuida

Modelo Internet / WWWEstándares de telecomunicaciones

Protocolo de Transporte UDP or TCP TCP (UDP optional)

Protocolo de Aplicación RTP

Codecs soportados Todos los Codecs sólo ITU-T Codecs

Protocolos relacionados HTTPQ.931, Q.SIG (señalización RDSI)

Complejidad Baja Alta

Escalabilidad Alta Baja

Coste Bajo Alto

Otros protocolos: − Estandarizados: MGCP / Megaco− Propietarios: Skinny, P2P-Skype,…

27

G.711G.722G.723.1G.728G.729A

H.261H.263

H.225

RASChannel

H.225

CallSignalingChannel

H.245

CallControl(Bearer)

PPP AAL3/4 AAL5

ATMSonet V.34 Ethernet

IPv4, IPv6

UDP

RTP X.224 Class 0

SIP

SDP RTCPRSVPRTSP

MGCP/Megaco

T.124upperlayers

transport

network

data link

physical

T.125

T.123

Audio Video T. Control & Management DataT. Control & Management

TCP

SIPMGCP/Megaco

TCP

...other

...other

SIP H.323

Arquitectura SIP y H.323Arquitectura SIP y H.323

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Clientes de telefonía IPClientes de telefonía IP

Hardphones: teléfonos con conectividad IPPantalla para visualización del número llamante

Menú integrado para prestaciones telefónicas y configuración

En general, pueden configurarse vía web

Posibilidad de miniswitch para conexión del PC (ahorro de tomas de datos)

Alimentación a 220 V., o a través de la toma de datos (802.3af)

Softphones: software de telefonía para PCRequieren tarjeta de sonido full-dúplex, micrófono y altavoces (o casco telefónico) en PC

Marcación, activación de prestaciones y configuración en el propio PC

Posibilidad de importación de contactos de Outlook o acceso a directorios LDAP para marcación telefónica

Posibilidad de personalización del interfaz de usuario

Ahorro de tomas de datos al utilizar la propia toma del PC

Posibilidad de servicios adicionales: mensajería instantánea, buzón de voz, transferencia de ficheros, videoconferencia, señalización de presencia on-line, etc.

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Ejemplos de hardphones y softphonesEjemplos de hardphones y softphones

Thomson ST2030SIP

Optipoint 410 EconomyH.323

Gigaset C450 IPSIP

SJPhoneSIP

Linksys SPA921SIP

Linksys PAP2 AdapterSIP

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Maqueta de pruebas de ToIPMaqueta de pruebas de ToIP

HiPath 2030

Hicom 300H

4 S0

LANetherne

t

Ext. analógica

59558258

8253

8231

8256

8255

8257

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