Teleproceso y Sistemas Distribuidos 2004 “Telefonía IP” Informe de Investigación Laura C....

Teleproceso y Sistemas Distribuidos 2004

““Telefonía IP”Telefonía IP”

Informe de InvestigaciónInforme de Investigación Laura C. Gonzalez

Dpto. Informática. Universidad Nacional del Nordeste. Corrientes. Argentina.


ResumenResumenLa telefonía sobre IP abre un espacio muy importante dentro del La telefonía sobre IP abre un espacio muy importante dentro del

universo que es Internet. Es la posibilidad de estar comunicados a universo que es Internet. Es la posibilidad de estar comunicados a costos más bajos dentro de las empresas y fuera de ellas, es la puerta costos más bajos dentro de las empresas y fuera de ellas, es la puerta de entrada de nuevos servicios apenas imaginados y es la forma de de entrada de nuevos servicios apenas imaginados y es la forma de combinar una página de presentación de Web con la atención en vivo y combinar una página de presentación de Web con la atención en vivo y en directo desde un call center, entre muchas otras prestaciones. El en directo desde un call center, entre muchas otras prestaciones. El argumento inicial en favor de este nuevo modelo de redes se basa en argumento inicial en favor de este nuevo modelo de redes se basa en la gran presencia actual de las infraestructuras IP en los entornos la gran presencia actual de las infraestructuras IP en los entornos corporativos de datos.corporativos de datos.


¿ Qué es la Telefonía IP?¿ Qué es la Telefonía IP? La telefonía IP convierte el computador en un teléfono. Es un

servicio que permite realizar llamadas desde redes que utilizan el protocolo de comunicación IP (Internet Protocol), es decir, el sistema que permite comunicar computadores de todo el mundo a través de las líneas telefónicas. Esta tecnología digitaliza la voz y la comprime en paquetes de datos que se reconvierten de nuevo en voz en el punto de destino.


¿ Cómo funciona la Telefonía IP?¿ Cómo funciona la Telefonía IP?Los pasos básicos que tienen lugar en una llamada a través de Internet son:

conversión de la señal de voz analógica a formato digital y compresión de la señal a protocolo de Internet (IP) para su transmisión. En recepción se realiza el proceso inverso para poder recuperar de nuevo la señal de voz analógica.

Cuando hacemos una llamada telefónica por IP, nuestra voz se digitaliza, se comprime y se envía en paquetes de datos IP. Estos paquetes se envían a través de Internet a la persona con la que estamos hablando. Cuando alcanzan su destino, son ensamblados de nuevo, descomprimidos y convertidos en la señal de voz original.


Tipos de conexión telefonica IP Comunicación entre usuarios de PC conectados a Internet. Mediante el uso de computadoras multimediales y un programa adecuado se puede entablar una conversación en tiempo real con otra computadora similar ubicada en

cualquier parte del mundo.

La segunda modalidad es la que posibilita la comunicación entre dos usuarios, aunque uno de ellos no esté conectado a Internet. Una persona conectada a través de su PC con Internet puede llamar a un teléfono fijo.

La tercera modalidad, y la más reciente, permitió ampliar las comunicaciones. Dos teléfonos fijos pueden comunicarse entre sí por medio del protocolo IP; uno de ellos llama a una central conectada a Internet y ésta lo comunica con el otro teléfono fijo de manera similar a la descrita anteriormente.


¿¿QQué diferencia ué diferencia hayhay entre la entre la Telefonía IP Telefonía IP yy telefonía normal? telefonía normal?

En una llamada telefónica normal, la centralita telefónica establece una conexión permanente entre ambos interlocutores, conexión que se utiliza para llevar las señales de voz.

En una llamada telefónica por IP, los paquetes de datos, que contienen la señal de voz digitalizada y comprimida, se envían a través de Internet a la dirección IP del destinatario.

No obstante, en una llamada telefónica IP estamos comprimiendo la señal de voz y utilizamos una red de paquetes sólo cuando es necesario. Los paquetes de datos de diferentes llamadas, e incluso de diferentes tipos de datos, pueden viajar por la misma línea al mismo tiempo.


Ventajas y Desventajas• Reduce los costes de las llamadas (hasta un 74%) • Donde antes "cabía" una conversación ahora "caben" 10 • Además, se puede llamar a un teléfono fijo o móvil, en cualquier lugar

del mundo• Algunas de sus desventajas son la calidad de la comunicación (ecos,

interferencias, interrupciones, sonidos de fondo, distorsiones de sonido, etc.), que puede variar según la conexión a Internet y la velocidad de conexión ISP;

• Sólo lo pueden usar aquellas personas que posean una computadora con módem y una línea telefónica; algunos servicios no ofrecen la posibilidad de que el computador reciba una llamada, ni tampoco funcionan a través de un servidor proxy.


¿Qué es el VOIP?¿Qué es el VOIP?

El VoIP (Protocolo de Voz Sobre Internet - Voice Over Internet Protocol) es una Tecnología de transmisión de paquetes ,datos y videos sobre redes basada en protocolo de Internet (IP) privadas o publicas.


¿Cómo funciona ¿Cómo funciona lla Voz a Voz ssobre Iobre IP?P? La voz sobre IP convierte las señales de voz estándar en paquetes de

datos comprimidos que son transportados a través de redes de datos en lugar de líneas telefónicas tradicionales. La evolución de la transmisión conmutada por circuitos a la transmisión basada en paquetes toma el tráfico de la red pública telefónica y lo coloca en redes IP bien aprovisionadas. Las señales de voz se encapsulan en paquetes IP que pueden transportarse como IP nativo o como IP por Ethernet, Frame Relay, ATM o SONET.

Hoy, las arquitecturas interoperables de voz sobre IP se basan en la especificación H.323 v2. La especificación H.323 define gateways (interfaces de telefonía con la red) y gatekeepers (componentes de conmutación interoficina) y sugiere la manera de establecer, enrutar y terminar llamadas telefónicas a través de Internet. En la actualidad, se están proponiendo otras especificaciones en los consorcios industriales tales como SIP, SGCP e IPDC, las cuales ofrecen ampliaciones en lo que respecta al control de llamadas y señalización dentro de arquitecturas de voz sobre IP.


El estandar VOIP sobre IPEl estandar VOIP sobre IPRealmente la integración de la voz y los datos en una misma red es

una idea antigua, pues desde hace tiempo han surgido soluciones desde distintos fabricantes que, mediante el uso de multiplexores, permiten utilizar las redes WAN de datos de las empresas (típicamente conexiones punto a punto y frame-relay) para la transmisión del tráfico de voz. La falta de estándares, así como el largo plazo de amortización de este tipo de soluciones no ha permitido una amplia implantación de las mismas.

Es innegable la implantación definitiva del protocolo IP desde los ámbitos empresariales a los domésticos y la aparición de un estándar, el VoIP, no podía hacerse esperar. La aparición del VoIP junto con el abaratamiento de los DSP’s (Procesador Digital de Señal), los cuales son claves en la compresión y descompresión de la voz, son los elementos que han hecho posible el despegue de estas tecnologías.


Tipos de redes IPTipos de redes IPInternet. El estado actual de la red no permite un uso profesional para el tráfico de voz.

Red IP pública. Los operadores ofrecen a las empresas la conectividad necesaria para interconectar sus redes de área local en lo que al tráfico IP se refiere. Se puede considerar como algo similar a Internet, pero con una mayor calidad de servicio y con importantes mejoras en seguridad. Hay operadores que incluso ofrecen garantías de bajo retardo y/o ancho de banda, lo que las hace muy interesante para el tráfico de voz

Intranet. La red IP implementada por la propia empresa. Suele constar de varias redes LAN (Ethernet conmutada, ATM, etc..) que se interconectan mediante redes WAN tipo Frame-Relay/ATM, líneas punto a punto, RDSI para el acceso remoto, etc. En este caso la empresa tiene bajo su control prácticamente todos los parámetros de la red, por lo que resulta ideal para su uso en el transporte de la voz.


Elementos de una red VOIPElementos de una red VOIP

• Teléfonos IP.• Adaptadores para PC.• Hubs Telefónicos.• Gateways ( Enlaza la red VoIP con la red telefónica analógica o RDSI )• Gatekeeper.(Su función es la de gestión y control de los recursos de la red )• Unidades de audioconferencia múltiple. (MCU Voz).• Servicios de Directorio


Ventajas de la tecnología voz sobre IPVentajas de la tecnología voz sobre IP Integración sobre su Intranet de la voz como un servicio más de su red, tal

como otros servicios informáticos.

Las redes IP son la red estándar universal para la Internet, Intranets y extranets.

Estándares efectivos (H.323)

Interoperabilidad de diversos proveedores

Uso de las redes de datos existentes

Independencia de tecnologías de transporte (capa 2), asegurando la inversión.

Menores costos que tecnologías alternativas (voz sobre TDM, ATM, Frame Relay)

No paga SLM ni Larga Distancia en sus llamadas sobre IP.


¿Por qué es importante el H.323?¿Por qué es importante el H.323?El H.323 es la primera especificación completa bajo la cual, los

productos desarrollados se pueden usar con el protocolo de transmisión más ampliamente difundido (IP). Existe tanto interés y expectación entorno al H.323 porque aparece en el momento más adecuado. Los administradores de redes tienen amplias redes ya instaladas y se sienten confortables con las aplicaciones basadas en IP, tales como el acceso a la web. Además, los ordenadores personales son cada vez más potentes y , por lo tanto, capaces de manejar datos en tiempo real tales como voz y vídeo.

Varias compañías consultoras independientes predicen una rápida adopción del H.323.

El H.323 es una familia de estándares definidos por el ITU para las comunicaciones multimedia sobre redes LAN. Está definido específicamente para tecnologías LAN que no garantizan una calidad de servicio (QoS). Algunos ejemplos son TCP/IP e IPX sobre Ethernet, Fast Ethernet o Token Ring. La tecnología de red más común en la que se están implementando H.323 es IP (Internet Protocol).


Este estándar define un ámplio conjunto de características y funciones. Algunas son necesarias y otras opcionales. El H.323 define mucho más que los terminales. El estándar define los siguientes componente más relevantes:

– Terminal – GateWay– Gatekeeper– Unidad de Control Multipunto

El H.323 soporta vídeo en tiempo real, audio y datos sobre redes de área local, metropolitana, regional o de área extensa. Soporta así mismo Internet e intranets

Nótese que H.323 también soporta videoconferencia sobre conexiones punto a punto, telefónicas y RDSI. En estos casos, se debe disponer un protocolo de transporte de paquetes.


VOIP / H.323VOIP / H.323A finales de 1997 el VoIP forum del IMTC ha llegado a un

acuerdo que permite la interoperabilidad de los distintos elementos que pueden integrarse en una red VoIP. Debido a la ya existencia del estándar H.323 del ITU-T, que cubría la mayor parte de las necesidades para la integración de la voz, se decidió que el H.323 fuera la base del VoIP. De este modo, el VoIP debe considerarse como una clarificación del H.323, de tal forma que en caso de conflicto, y a fin de evitar divergencias entre los estándares, se decidió que H.323 tendría prioridad sobre el VoIP. El VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes, fijando aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional.


El VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación: Direccionamiento

1. RAS (Registration, Admision and Status). Protocolo de comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través de el Gatekeeper.

2. DNS (Domain Name Service). Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS.Señalización:

1. Q.931 Señalización inicial de llamada 2. H.225 Control de llamada: señalización, registro y admisión, y paquetización /

sincronización del stream (flujo) de voz 3. H.245 Protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales

para streams de voz.

Establecimiento de llamadas y control

Presentación

Direccionamiento Compresión de audio G.711 ó G.723

DMTF Direccio-

namiento

RAS(H.225) DNS RTP / RCTP H.245 Q.931(H.225) DNS

Transporte UDP Transporte TCP

Red (IP)

Enlace

Físico


Compresión de voz: 1. Requeridos: G.711 y G.723

2. Opcionales: G.728, G.729 y G.722

Transmisión de voz:

1. UDP. La transmisión se realiza sobre paquetes UDP, pues aunque UDP no ofrece integridad en los datos, el aprovechamiento del ancho de banda es mayor que con TCP.

2. RTP (Real Time Protocol). Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción.

Control de la transmisión: 1. RTCP (Real Time Control Protocol). Se utiliza principalmente para detectar

situaciones de congestión de la red y tomar, en su caso, acciones correctoras.


Tecnologías alternativas Tecnologías alternativas SIPSIP

Session Initiation Protocol (SIP) fue ratificado por el IETF en 1999 bajo la RFC 2543. Este protocolo ha sido desarrollado por la Universidad de Columbia esencialmente para proporcionar 'Presencia' y 'Movilidad' dentro de una red IP. Evidentemente, la telefonía y videoconferencia IP son dos de las muchas aplicaciones que pueden ser desarrolladas sobre SIP, algunas de ellas hoy en día gozan de gran popularidad como es el caso de la mensajería instantánea y ciertos juegos en red; otras, como las herramientas de trabajo colaborativo, van abriéndose un hueco dentro de las organizaciones.

A diferencia de H.323 en SIP sólo se definen los elementos que participan en un entorno SIP y el sistema de mensajes que intercambian estos. Estos mensajes están basados en HTTP y se emplean esencialmente en procedimientos de registro y para establecer entre qué direcciones IP y puertos TCP/UDP intercambiarán datos los usuarios. En este sentido, su sencillez es altamente valorada por desarrolladores de aplicaciones y dispositivos. Ésta es una de las razones por las que SIP se perfila como el protocolo ideal para el desarrollo de nuevos modelos y herramientas de comunicación, además de la telefonía y videoconferencia IP.


Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer Mode (ATM)(ATM)

ATM es la nueva generación de tecnología para transporte digital de banda ancha que marca la evolución de las redes TDM.

ATM, como nueva tecnología de transporte digital de banda ancha, dispone de mecanismos de control dinámico del ancho de banda. De este modo, cuando una fuente de datos deja de emitir, el ancho de banda que resulta liberado del canal de comunicación se reasigna a otra fuente.

La gestión dinámica del ancho de banda va acompañada de unos complejos mecanismos de control de congestión que aseguran que el tráfico sensible (voz, vídeo, …) siempre dispondrá de la calidad de servicio requerida.

Antes de ATM, las tecnologías de transporte digital, se basaban en la multiplexación sobre canales punto a punto y, por lo tanto, no podían enfrentarse a este nuevo requerimiento de servicio.


ATM, aunque es una tecnología orientada a la conexión, contempla el uso de circuitos punto-multipunto que permiten ofrecer funciones de broadcasting de información. Los datos se replican en el interior de la red allí donde se divide el circuito punto-multipunto. Esta aproximación minimiza el ancho de banda asociado a tráfico broadcast y permite la extensión y crecimiento de estos servicios hasta niveles muy elevados.

Otro requerimiento que se le pidió a ATM fue que dispusiera de mecanismos para el establecimiento de circuitos conmutados bajo demanda del DTE. Estas funcionalidades que, hasta la fecha, solo se exigían a las redes de banda estrecha (RTC, RDSI, X.25, FrameRelay, …) se hacen, cada vez más, necesarias en la capa de banda ancha (Cable-TV, Videoconfencia, …).

ATM define un protocolo de señalización entre el DTE y la red, llamado UNI, que permite a este segundo, la negociación de canales conmutados bajo demanda. El protocolo, basado en el Q.931 de RDSI, permite al DTE la creación de un canal (punto a punto o multipunto) con una determinada calidad de servicio .


Estandarización del ATMEstandarización del ATMSi bien sus orígenes se remontan a los años 60, es a partir de

1988 cuando el CCITT ratifica a ATM como la tecnología para el desarrollo de las redes de banda ancha (B-RDSI), apareciendo los primeros estándares en 1990.

Desde entonces hasta nuestros días ATM ha estado sometida a un riguroso proceso de estandarización; destinado no solamente a una simple interoperabilidad a nivel físico (velocidades SONET y SDH…), sino a garantizar la creación de redes multifabricantes a nivel de servicio, estandarizándose aspectos como Señalización (UNI, NNI) , Control de Congestión, Integración LAN, etc.

Esta característica garantiza la creación de redes multifabricante, que garantizan la inversión y permiten un fuerte desarrollo del mercado, con la consiguiente reducción de costes.


Frame Relay / ATMFrame Relay / ATM ATM ofrece un conjunto nuevo de opciones para el transporte de datos que se benefician de la nueva concepción de la red de transporte.

Este es el caso del transporte de Frame Relay sobre ATM. Una opción (no recomendada) consiste en el uso de la técnica de emulación de circuito para el transporte de FrameRelay sobre ATM. Esta aproximación obliga a la creación de una infraestructura de equipos de conmutación FrameRelay sobre la infraestructura ATM. Siguiendo este esquema, el tráfico de un DTE (DTE1) a otro DTE (DTE2) atraviesa dos veces la red ATM. La primera por la emulación de circuito hasta el conmutador FrameRelay externo y la segunda desde el conmutador FR hasta DTE2.

Integración Frame Relay- ATM


ConclusiónConclusiónPodemos resumir diciendo que VoIP es una tecnología que tiene todos

los elementos para su rápido desarrollo.Los teléfonos IP están ya disponibles y los principales operadores

mundiales,así como Telefónica, están promoviendo activamente el servicio IP a las empresas, ofreciendo calidad de voz a través del mismo. Por otro lado tenemos ya un estándar que nos garantiza interoperabilidad entre los distintos fabricantes. La conclusión parece lógica: hay que estudiar cómo podemos implantar VoIP en nuestra empresa.

H.323 es más complejo y costoso de implementar en las terminales. Además esta especificación no se concibió para interoperar con otros servicios y lenguajes del mundo Internet como DNS, HTTP, XML y Java por citar algunos, mientras que SIP saca partido de todos ellos. Otro indicador es la rápida proliferación de servicios sobre SIP además de la telefonía, de todos ellos cabe destacar el servicio de mensajería instantánea Messenger de Microsoft o el de AOL .

Si atendemos a las capas de servicios de voz, datos y vídeo que se instalarán por encima de la infraestructura de transmisión, los ahorros que se consiguen al diseñar estos servicios directamente sobre ATM son sustanciales. Cuando consideramos los costes de posesión de la red, que tienen que ver con cambios, evolución, operación y mantenimiento de la misma, la partida de ahorro aportada por la solución ATM crece aún más.

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