Voz sobre IP.

 

Definición de Telefonía.

Es la comunicación de audio entre dos lugares remotos A y B, a través de un sistema alámbrico  o inalámbrico.

Este sistema de comunicación es el utilizado tradicionalmente en los hogares y oficinas de todo el mundo.

La comunicación doméstica se realiza a través de un abonado que proporciona la oficina principal de comunicaciones (en Venezuela es CANTV y otras operadoras que están entrando en el mercado)

Las empresas por lo general disponen de una central privada denominada PBX.

El PBX, es una central telefónica privada que brinda servicio de comunicación entre oficinas y una red pública, su función es la de conmutar y enrutar automáticamente las llamadas que en ella se producen.

Las PBX, utilizan líneas troncales digitales o analógicas y circuitos dedicados para la comunicación entre sedes. Las líneas analógicas son lo abonados comunes que entrega la oficina central de comunicaciones (en Venezuela es CANTV), las líneas digitales son tramas PCM (pulse code modulation) de 2 Megabits por segundo, conformado por 32 canales de los cuales 30 son para comunicación 1 de sincronización y otra de señalización, también conocidos como E1.

Los circuitos dedicados son enlaces digitales, los cuales varían de acuerdo a la cantidad de ancho de banda solicitado y el tipo de tecnología.

 

Las tramas PCM funcionan en 30 canales de voz simultáneamente, donde se toma un muestreo de la voz a una velocidad de 2 MegaBits por segundo desde el origen, y reconstruida en el destino, esta comunicación se realiza en forma sincrónica y se disponen de un reloj de sincronización en ambos extremos.

 

Para los circuitos digitales el modo de transmisión puede variar de acuerdo al servicio solicitado, por lo general se realiza utilizando un multiplexor; este dispositivo toma una muestra a 8 k para una calidad de voz aceptable, que es la cantidad mínima para la multiplexación. Las muestras son empaquetadas,  mezcladas y enviados a través de una red Wan.

 

Voz sobre IP.

La voz sobre IP, consiste en empaquetado y envío de voz a través una red Lan para la comunicación entre un abonado A y un abonado B.

 

Característica.

La comunicación de voz sobre IP, tiene como característica principal la calidad de servicio y la prioridad de envío de datos, además de ser en tiempo real.

Para que esto sea posible se utiliza ciertos estándares y protocolos como H.323, y RTP.

Para que la comunicación se efectúe, se debe disponer de un dispositivo que sea capaz de reconocer el equipo para establecer la comunicación.

Se debe disponer de un servidor que será el encargado de entregar la dirección IP correspondiente al dispositivo. Esta dirección puede ser asignada en forma dinámica sin necesidad de la intervención del administrador.

Los dispositivos que se instalan, son teléfonos IP Cisco. Estos equipos tienen la característica de poseer una dirección MAC (media access control), también se dispone de un  servidor conocido como Cisco Call Manager, donde se encuentra todos los perfiles debidamente configurados de cada teléfono individual, tomando como base su dirección MAC del teléfono IP. Cuando un teléfono IP es instalado, el mismo hace una petición DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) a la red IP. La respuesta del DHCP incluye la dirección IP que debe utilizar el teléfono IP, así como el Cisco Call Manager para entrar. El teléfono IP contacta luego con el Cisco Call Manager y descarga todo su perfil incluyendo su número de teléfono, característica etc.

 

El DHCP, permite que un dispositivo (un PC o un teléfono IP) reciba automáticamente una dirección IP. Debido a esto, un teléfono IP configurado a través de un DHCP, puede siempre mantener su mismo número de teléfono sin importar si el usuario cambie de oficina, ya que siempre mantendrá su mismo número telefónico.

 

 

Protocolo.

UDP

El UDP (protocolo de datagrama de usuario) es un protocolo más sencillo que TCP y resulta útil en situaciones en los que los mecanismos de fiabilidad de TCP son innecesarios. UDP es un protocolo sin conexión y tiene una cabecera más pequeña.

La cabecera UDP sólo tiene cuatro campos: puerto de origen, puerto de destino, longitud y suma de comprobación UDP. Los campos de origen y destinos realizan la misma función que en la cabecera TCP. El campo longitud especifica la longitud de la cabecera y los datos del UDP, y el campo de suma de verificación permite la comprobación de la integridad del paquete. La suma de comparación es opcional.

 

UDP se usa en VoIP para transportar el tráfico de voz real (los canales portadores). TCP no se utiliza porque no es necesario ni el control de flujo ni la retransmisión de paquete de audio de voz. Como se utiliza UDP para transportar la corriente de audio, éste continúa transmitiendo, con independencia de si está sufriendo un 5 o un 50 % de pérdida de paquete.

 

Si se utilizara TCP para VoIP, la latencia producida por la espera del acuse de recibo y retransmisiones haría que la calidad de voz fuera inaceptable. Para VoIP y otros paquetes en tiempo real, controlar la latencia es más importante que asegurar la carga fiable de cada paquete, pero en cambio se usa para configurar llamadas en la mayoría de los protocolos de señalización VoIP.

 

 

H.323

H.323 es una especificación de la ITU-T, para transmitir audio, vídeo y datos a través de una red de protocolo Internet (IP), incluida la propia Internet.

El H.323 estándar dirige la señalización y control de llamadas, transporte y control de multimedia y control de ancho de banda para conferencias punto a punto y multipunto.

 

El H.323, consta de varios elementos como terminales, gateways, gatekeepers y unidades de control multipunto (MCU, Multipoint control units).

Los terminales como puntos finales proporcionan conferencia punto a punto y multipunto para audio y, de manera opcional, vídeo y datos.

Los terminales H.323 deben tener una unidad de control de sistema, una transmisión de medios, códec de audio e interfaz basada en paquetes

 

Los gateways interconectan  con la red pública de telefonía conmutada (PSTN)  o la red de la Wan  como punto final de H.323.

El gateway H.323 refleja las características de un punto final de una red de circuito conmutado (SCN) y un punto final H.323. Traduce entre formatos de audio, vídeo y transmisión de datos, así como en sistemas de comunicación y protocolos. Esto incluye la configuración y el borrado de la llamada en la red IP y en la red SCN

Los gateways no son necesarios a menos que se requiera la interconexión den la SCN. Por tanto, los puntos finales H.323 pueden comunicar directamente sobre la red de paquetes sin conectar con un gateway. El gateway actúa como un terminal H.323 o MCU en la red y un terminal SCN o MCU en la SCN

 

Los Gatekeepers proporcionan el control de admisión y servicios de traducciones de direcciones para terminales o gateways.

El Gatekeeper es una función opcional que proporciona servicios de control de prellamada y nivel de  llamada a los puntos finales H.323. Los Gatekeepers están lógicamente separados con los demás elementos de red en los entornos H.323.

 

Las MCU son dispositivos que permiten que dos o más terminales o gateways realicen conferencias con sesiones de audio y/o video.

El controlador de multipunto (MC) soporta conferencias entre tres o más puntos finales en una conferencia multipunto. Los MC transmiten el conjunto de capacidades para cada punto final en la conferencia multipunto y pueden revisar las capacidades durante la conferencia. La MC puede residir  en un terminal, gateway,  gatekeepers o MCU.

El procesador multipunto (MP) recibe audio, vídeo y/o flujos de datos y los distribuye a los puntos finales que participan en una conferencia multipunto (multiconferencia).

La MCU es un punto final que soporta conferencia multipunto y, por lo menos, consta de un MC y uno o mas MP. Si soporta conferencias multipunto centralizadas, la MCU típica consta de un MC, un MP de audio, vídeo y datos.

 

Servidor proxy H.323.

Este es un servidor diseñado específicamente apara el protocolo H.323, actuando en la capa de aplicación y puede examinar los paquetes entre dos aplicaciones que se comunican.

El proxy soporta las siguiente funciones claves.

·        Los Terminales que no soportan el protocolo de reserva de recurso  (RSVP) se pueden conectar a través de un acceso o redes de área local  con una calidad de servicio (QoS) relativamente buena con el proxy. Los pares de proxies pueden entonces negociar una QoS adecuada para conectar a través de la red IP. Los proxies pueden administrar la QoS con RSVP o bits de precedencia IP

·        Los proxies soportan el enrutamiento del tráfico H.323 separado del tráfico de datos ordinarios a través de un enrutamiento de aplicación específico (ASR, aplication-specific Routing).

·        Un proxy es compatible con la conversión de dirección de red, permitiendo que los nodos H.323 sean desplegados en las redes con un espacio de dirección privado.

·        Un proxy desplegado sin un firewall o independientemente de un firewall proporcionan seguridad, por lo que únicamente el tráfico H.323 pasa por el mismo. Un proxy desplegado junto con un firewall permite que el firewall sea configurado para pasar todo el tráfico  H.323 tratando a l proxy como si fuera un nodo de confianza. Esto permite que el firewall proporcione la seguridad de networking de datos y que le proxy proporcione la seguridad H.323.

 

 

Transporte de Medio (RTP/RTCP)

RTP proporciona transporte de medios H.323. De manera más específica. RTP permite la entrega de extremo a extremo en tiempo real de audio, vídeo y datos interactivos sobre redes de unidifusión o multidifusión. Los servicios de empaquetamiento y transmisión incluyen la identificación de carga útil, la secuenciación, la marca de temporización y el monitoreo.

 

RTP depende de otros mecanismos y de las capas bajas para asegurar la entrega a tiempo, la reserva de recursos, la fiabilidad y la QoS, RTCP monitorea la entrega de datos y controla e identifica los servicios. El canal de medios se crea utilizando UDP, donde los flujos RTP actúan en un número de puerto par y el flujo RTCP correspondiente actúan en el siguiente número de puerto más alto.

 

OBJETIVO

El objetivo de la implantación de voz sobre IP, es el aprovechamiento de los recursos e infraestructura que nos brinda la Escuela Mountain Sky.

 

IMPLANTACIÓN.

Para la implantación de VoIP, se tomaron en cuenta los siguientes elementos.

Tipos de Dispositivos

·        Routers

·        Switches

·        Teléfonos IP

·        Servidor DCHP

·        Cisco Call Manager

 

Tipo de tráfico a enrutar

·        Enrutamiento de llamadas internas

·        Enrutamiento de llamadas Privadas a otras Escuelas a través de la red Wan

·        Enrutamiento de llamadas Salientes Públicas

·        Enrutamiento de llamadas Entrantes Públicas.

 

El tipo de Router a utilizar es un Cisco 3660, de acuerdo a las características presentadas en la tabla anexa:

 

Cisco 3660 Voice Gateway High-Level Overview

 

 

 

Feature

Details

 

 

 

Performance

100-120 Kpps

 

 

 

Chassis Slots

6

 

 

 

Digital Voice Ports

Medium complexity Codecs: 360 (E1)/288 (T1)

 

 

 

 

High-complexity Codecs: 180 (E1)/144 (T1)

 

 

 

Analog Voice Ports

24

 

 

 

Sync Ports

48

 

 

 

LAN Ports (Integrated)

1 or 2 10/100 Ethernet

 

 

 

 

2 Advanced Integration Module (AIM) slots

 

 

 

High Availability

Dual Power Supplies

 

 

 

 

Hot-swap Network Modules

 

 

 

Optional Uplinks

0C3, DS3, HSSI

 

 

 

Compliance

NEBS Level 3/ETSI

 

 

 

Dimension (WxHxD)

Meets 12 inch / 300 mm depth requirement 8.7 x 17.5 x 11.8 (in) 221 x 445 x 300 (mm)

 

 

 

 

 

 

Cisco Voice Gateway Products Summary

 

 

 

Number of Voice Ports

Recommended Cisco Packet Telephony Gateway-Enabled Product

 

 

 

Up to 2520

Cisco AccessPath VS3 digital T1/E1 interfaces

 

 

 

Up to 360

Cisco 3660 Voice Gateway digital T1/E1 interfaces

 

 

 

Up to 120

Cisco AS5300 digital T1/E1 interfaces

 

 

 

 

De igual manera se Seleccionó este equipo por la características que ofrece y que se encuentran en la siguiente dirección.

http://www.cisco.com/warp/public/cc/pd/rt/3600/3660/prodlit/vtegt_ds.htm

 

Switches.

El equipo seleccionado son los Switches Catalyst 3524-PWR, ya que ofrece entre otras característica lo siguiente.

·        Soporta Vlan para Voz

·        Alta velocidad entre Switch y servidores

·        8192 direcciones MAC

·        Soporta calidad de servicio y prioridad de acuerdo al estándar IEEE 802.1p

·        Provee energía en todos los puertos  para la conexión de teléfono Cisco Ip

·        Auto detección y control de línea de energía por puerto

 

Teléfonos IP.

Los mismos son equipos de tecnología cisco y corresponden a las siguiente especificaciones técnicas para el modelo 7910.

 

Especificaciones técnicas

·        Auricular que mejora la audición (HAC) con volumen conforme a ADA

·        Compresión de sonido G.711 y G.729a

·        Compatibilidad con H.323 y Microsoft NetMeeting

·        Admisión del protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y Boot P

·        DHCP asigna automáticamente direcciones IP a los dispositivos cuando el teléfono está conectado

·        Programación de la generación de ruido de apaciguamiento y detección de actividad de voz por cada sistema

 

Sus funciones básicas son:

·        El modelo Cisco 7910  cuenta con una pantalla de cristal líquido 2x24 basada en pixeles. La pantalla ofrece características como la fecha y hora, el nombre y número de la persona que realiza la llamada y los números marcados, así como indicadores del estado de las llamadas, un menú de configuración e información adicional.

 

·        Este teléfono de gama baja no incluye capacidad de altavoz, pero ofrece marcación de manos libres y el modo de control de llamadas. El teléfono también tiene un botón de silencio para los micrófonos del auricular y de los cascos. También cuenta con controles para el volumen del timbre, del auricular y del control de llamadas. El usuario puede bloquear estos volúmenes pulsando la tecla Configuración (Settings) y después la tecla Guardar (Save). También pueden seleccionar dos tipos de timbre y definir el contraste de la pantalla de cristal líquido utilizando los botones de volumen.

 

·        El teléfono IP Cisco 7910 puede enchufarse una conexión Ethernet RJ-45 estándar. Una característica adicional del modelo Cisco 7910+SW es el switch de dos puertos de Cisco con interfaz 10/100BaseT. Esto proporciona una conexión RJ-45 en el escritorio para el teléfono y un dispositivo LAN adicional, como un PC.

 

·        La base del teléfono IP Cisco 7910 se puede ajustar desde una posición totalmente plana hasta los 60 grados a fin de proporcionar una visión óptima de la pantalla y un cómodo uso de todos los botones y las teclas.

 

Servidor DHCP:

DHCP se basa en el conocido modelo Cliente-Servidor. Utiliza un protocolo de comunicaciones muy sencillo (basado en UDP sobre IP). Los usuarios de la red que utilicen este protocolo utilizan direcciones IP que les "alquila" el servidor. Cada vez que un usuario se inicia, pide una dirección IP o una renovación de la que tiene alquilada actualmente. El usuario recibe, junto con la dirección, algunos parámetros adicionales:  pasarela por defecto, servidor WINS, servidor DNS, etc. Lo que DHCP consigue es que la asignación y liberación de las direcciones IP en la red sea dinámica y automática; se evitan las duplicidades y se optimiza el consumo de direcciones. La intervención del administrador de redes, aún en grandes configuraciones es mínima.

 

 

Cisco Call Manager:

Este es un servidor proporcionado por Cisco, y su función principal es el de enrutar la llamadas entrantes, salientes, internas o privadas. En el se programarán todo el plan de enrutamiento

En el CCM, se encontrará diseñado todo el plan de enrutamiento para llamadas, de acuerdo a un plan de numeración.

Todo este enrutamiento estará definido en listas de acceso, el router se encargará de leer la dirección y tomar la decisión de denegar la salida a la red pública o a la red Wan.

El mismo consiste en códigos de accesos para enrutar las llamadas a la red pública, a la red Wan de la escuela que permitiría establecer la comunicación con otras escuelas, y el plan de numeración de extensiones de la escuela en si

De igual manera, este equipo estará interconectado con el gateway para revisar la señalización de las llamadas entrantes, traducirlas y verificar a cual dirección debe ser enviada

Esto se realiza de acuerdo a la denominación de correspondencia de patrón básico.

Patrón de correspondencia Básico.

Un patrón de destino es una cadena de dígitos o caracteres wildcard (y caracteres de expresión normal opcionales) que representa uno o más números de teléfonos. Un patrón de destino permite que un igual de conexión telefónica se asocie a un circuito de llamada basándose en el número de la parte que llama o de la parte llamada. Los patrones de destinos de conexión telefónica utiliza el carácter “.”, como dígito wildcard para representar cualquier número . Un patrón de destino puede utilizar dígitos wildcard para representar múltiples  números de teléfonos.

Los patrones de destinos funcionan  de forma diferente para iguales de conexión telefónica entrantes POTS y VoX. Ambos tipos de iguales de conexión telefónica hacen coincidir las cadenas  de la misma manera, pero difieren en el proceso de los dígitos una vez que un igual de conexión telefónica ha coincidido. Cuando una cadena de dígitos coincide con igual de conexión telefónica VoX saliente, todos los dígitos coincidentes con el patrón de destino se envían como parte del número llamado  (incluyendo los dígitos coincidentes explícitos y los coincidentes como wildcard). Los iguales de conexión telefónica POTS eliminan los dígitos principales que coinciden explícitamente con un patrón de destino, y solo envían los que dígitos que coinciden con el patrón wildcard.