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IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA
TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
TESIS CURRICULAR
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y
ELECTRÓNICA
PRESENTAN:
ALBERTO ALONZO BERRUECOS
MARCO ANTONIO MALDONADO ORTEGA
NESTOR MIGUEL TORRES
ASESOR:
ARTURO PÉREZ MARTÍNEZ
MÉXICO, D.F, MARZO 2015
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD ZACATENCO
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
OBJETIVO _______________________________________________________ I
JUSTIFICACIÓN _________________________________________________ IIII
INTRODUCCIÓN___________________________________________________V
CAPÍTULO 1 REDES TELEFÓNICAS. ____________________________________________ 1
1.1 Red telefónica pública conmutada (PSTN Public Switched Telephone Network por sus siglas
en inglés). _______________________________________________________________ 3
1.2 Principios de la telefonía. ____________________________________________________ 4
1.3 Digitalización de la voz. _____________________________________________________ 6
1.4 Señalización. _____________________________________________________________ 10
1.4.1 Tipos de señalización. ___________________________________________________________ 11
1.5 Señalización completa de una llamada. ________________________________________ 16
1.6 Multiplexaje por División de Tiempo. _________________________________________ 17
1.7 Conmutación. ____________________________________________________________ 18
1.8 Conmutación de circuitos. __________________________________________________ 19
1.9 Arquitectura y jerarquía. ___________________________________________________ 21
1.10 Teoría del tráfico. ________________________________________________________ 23
ÍNDICE
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
CAPÍTULO 2 REDES DE DATOS. _____________________________________________ 27
2.1 Concepto e Importancia de las redes de datos. __________________________________ 29
2.2 Procesos fundamentales de redes de datos. ____________________________________ 31
2.3 Conmutación de paquetes. _________________________________________________ 33
2.4 Elementos de una red de datos. ______________________________________________ 35
2.5 Modelos De Referencia. ____________________________________________________ 39
2.5.1 Modelo OSI (Open System Interconnection, Sistema de Interconexión Abierto). ___________ 40
2.5.2 Modelo TCP/IP (Modelo de Protocolo de Control de Transmisión y Protocolo de Internet). __ 44
2.6 Topologías de Red. ________________________________________________________ 47
CAPÍTULO 3 TELEFONÍA IP. ________________________________________________ 51
3.1 Introducción. ____________________________________________________________ 53
3.2 Telefonía IP y tecnología VoIP. _______________________________________________ 53
3.3 Función de VoIP. __________________________________________________________ 56
3.4 Desarrollo de redes VoIP. ___________________________________________________ 58
3.5 PBX (Private Branch Exchange, central de comunicación privada). ___________________ 59
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
3.6 Codificación de VoIP. ______________________________________________________ 65
3.6.1 Muestreo de VoIP. _____________________________________________________________ 65
3.6.2 Cuantificación de VoIP. _________________________________________________________ 66
3.6.3 Codificación de la voz. __________________________________________________________ 66
3.7 CÓDECS. ________________________________________________________________ 67
3.8 Calidad de servicio en VoIP. _________________________________________________ 70
3.9 Protocolos VoIP. __________________________________________________________ 76
3.9.1 H.323. _______________________________________________________________________ 76
3.9.2 SIP (Session Initiation Protocol, Protocolo de Inicio de Sesión). _________________________ 81
3.9.3 SDP (Session Description Protocol, Protocolo descripción de sesión). ____________________ 87
3.9.4 RTP/RTCP (Real-time Transport Protocol, Protocolo de Transporte de Tiempo real/ Protocolo de
control Transporte de Tiempo real). ____________________________________________________ 88
3.9.5 IAX (Inter-Asterisk Exchange). ____________________________________________________ 89
3.10 Las terminales de telefonía IP. ______________________________________________ 90
CAPÍTULO 4 DESARROLLO DEL PROYECTO. ____________________________________ 93
4.1 Descripción del sistema telefónico. ____________________________________________ 95
4.2 Elementos de hardware. ____________________________________________________ 95
4.2.1 Servidores de red. ______________________________________________________________ 96
4.2.2 Dispositivos empleados en la implementación. ______________________________________ 102
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
4.3 Elementos de software. ____________________________________________________ 104
4.3.1 Software de código abierto. _____________________________________________________ 104
4.3.2 Introducción a Linux ___________________________________________________________ 106
4.3.3 Asterisk. _____________________________________________________________________ 119
4.3.4 Softphones. __________________________________________________________________ 123
4.4 Protocolos de transporte. __________________________________________________ 125
4.4.1 Protocolo TCP (transfer control protocol, protocolo de control de transmisión). ___________ 125
4.4.2 Protocolo UDP (User Datagram Protocol, protocolo de datagrama de usuario). ____________ 128
CAPÍTULO 5 IMPLEMENTACIÓN. ___________________________________________ 131
5.1 Sistema Operativo. _______________________________________________________ 133
5.2 Software a utilizar: Asterisk. ________________________________________________ 133
5.3 Instalación. _____________________________________________________________ 135
5.3.1 Build-essential. _______________________________________________________________ 135
5.3.2 GCC. _______________________________________________________________________ 137
5.3.3 Libsqlite3-dev. ________________________________________________________________ 139
5.3.4 Libssl-dev. ___________________________________________________________________ 140
5.3.5 Libxml2-dev. _________________________________________________________________ 142
5.3.6 Ncurses-dev. _________________________________________________________________ 144
5.3.7 Openssl. ____________________________________________________________________ 146
5.3.8 Dahdi. ______________________________________________________________________ 147
5.3.9 Asterisk. ____________________________________________________________________ 151
5.4 Configuración de Asterisk. _________________________________________________ 157
5.5 Configuración de la tarjeta FXO para la línea telefónica. __________________________ 170
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
CAPÍTULO 6 PRUEBAS Y RESULTADOS. ______________________________________ 175
6.1 Prueba 1. Comprobar la señalización del protocolo SIP. (Señalización de registro). _____ 177
6.2 Prueba 2. Señalización de una llamada entre dos teléfonos IP _____________________ 179
6.3 Prueba 3. Ancho de banda de una llamada. ____________________________________ 182
6.4 Prueba 4. Parámetros de RTP. ______________________________________________ 190
6.5 Prueba 5. Vulnerabilidad de una llamada VoIP. _________________________________ 192
6.6 Prueba 6. Calidad y servicio de la llamada. ____________________________________ 196
CONCLUSIONES _________________________________________________________ 199
GLOSARIO. ____________________________________________________________ 201
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ____________________________________________ 205
ANEXOS. ______________________________________________________________ 207
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
I
Implementación de un sistema telefónico modular y de bajo costo para pequeñas y
medianas empresas, aprovechando la infraestructura existente.
OBJETIVO
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
III
En la actualidad, la tendencia a emplear tecnologías que permitan la convergencia
de diversos servicios obteniendo el mayor beneficio al menor costo ha generado
una intensa competencia en el terreno de las comunicaciones.
Un factor importante ha sido la expansión y surgimiento de nuevas empresas o
negocios los cuales están interesados en contar con los medios necesarios para
poder brindar un buen servicio, utilizando la menor infraestructura posible.
JUSTIFICACIÓN
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
V
El presente proyecto refiere a la implementación de un sistema de telefonía para
pequeñas y medianas empresas, basado en telefonía IP, es una opción para
empresas que actualmente se encuentran en desarrollo y que se han quedado con
la telefonía analógica tradicional que paulatinamente está siendo sustituida por la
tecnología de telefonía IP.
El proyecto está compuesto por 2 secciones. Los capítulos 1, 2 y 3 explican de forma
detallada y secuencial el sustento del trabajo de investigación. El capítulo 1 llamado
Redes Telefónicas, contiene antecedentes, conceptos básicos, funcionamiento,
jerarquía y evolución de la telefonía tradicional. El capítulo 2 lleva por nombre Redes
de Datos y está constituido por elementos indispensables (Procesos, elementos de
la red, medios, modelos de referencia y topologías) que sirven como introducción al
capítulo 3, titulado Telefonía IP. En éste último capítulo se hace referencia al
sustento teórico del proyecto, abordando temas tales como: Funcionamiento,
Codificación y protocolos en VoIP para poder tener una mejor calidad de servicio.
Así, la comunicación híbrida, se ve plasmada en los 3 primeros apartados del
proyecto, es decir, la interconexión de la red telefónica pública conmutada con una
red basada en la tecnología de telefonía IP.
INTRODUCCIÓN
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
VII
En contraste, los capítulos 4, 5 y 6, trasladan el sustento teórico a un ambiente real
con pruebas de por medio. En estos capítulos se intenta resolver la problemática
para las pequeñas y medianas empresas; tomando en cuenta la implementación,
conexión de la topología, instalación del software, configuración y administración de
una pequeña central telefónica.
Por último, dentro de esta segunda parte se incluyen una serie de pruebas (capítulo
6) que hacen constatar la similitud entre el sustento teórico y los resultados
experimentales dentro del sistema de telefonía implementado.
El Intermediario de comunicación entre las redes antes mencionadas es un servidor
basado en software de código abierto el cual funciona como una central telefónica
a pequeña escala. El servidor es capaz, por un lado, de recibir, gestionar, procesar
y terminar llamadas provenientes de la red telefónica pública conmutada, es decir,
es capaz de administrar una troncal analógica.
Por otra parte, el servidor también está capacitado para dirigir las funciones de la
red de voz sobre el protocolo de internet, siendo el responsable de administrar:
extensiones, menús interactivos, desvíos de llamadas, correo de voz,
conferencias,.etc.
.
CAPÍTULO 1
REDES
TELEFÓNICAS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
3
1.1 Red telefónica pública conmutada (PSTN Public Switched Telephone
Network por sus siglas en inglés).
La PSTN ha sido tradicionalmente la red de telecomunicaciones con mayor
cobertura geográfica, la de mayor número de usuarios y ocasionalmente se ha
afirmado que es “el sistema más complejo que dispone la humanidad”, catalogada
a su vez como la más importante en todo el mundo. La razón radica en las palabras
pública y conmutada. El carácter de pública permite que cualquier persona pueda
conectarse a ella. El hecho de ser conmutada significa que, se puede establecer
una llamada entre dos usuarios en cualquier parte del mundo de manera distribuida,
automática y prácticamente instantánea.
Todo esto hace al sistema telefónico conceptualmente muy distinto de los sistemas
de radiodifusión y de las redes privadas de comunicación.
En la red telefónica se utilizan muchos de los adelantos más interesantes de las
comunicaciones, como fibra óptica y la transmisión de señales digitales, pero en
muchos sentidos sigue siendo la misma del siglo XIX (p.ej. señalización, niveles de
corriente y voltaje en los abonados, etc.). La compatibilidad se ha mantenido en la
mayoría de las áreas del sistema, de tal manera que los teléfonos con disco pueden
coexistir con el equipo moderno de comunicación de datos.
Aunque en un principio su propósito era transmitir la voz humana a diversos destinos
y de una forma más o menos reconocible, la red telefónica conmutada se adaptó a
cumplir con muchas otras necesidades como la comunicación de datos y la
transmisión de video.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
4
1.2 Principios de la telefonía.
La red telefónica surge a partir de la invención del teléfono, ya hace más de un siglo.
Durante más de 125 años se ha reconocido a Bell como el inventor del teléfono,
aunque también se le atribuye al italo – estadounidense Antonio Meucci.
Meucci presentó su invención en 1860 en un diario local en lengua italiana, y en
diciembre de 1871 presentó una petición provisional de patente, que no pudo pagar
y dejo expirar en 1874.
En 1876, tras haber descubierto que para transmitir la voz solo se podía utilizar
corriente continua, el inventor estadounidense de origen escocés Alexander
Graham Bell (que trabajó en el laboratorio donde Meucci había dejado su material)
construyó y patentó unas horas antes que su compatriota Elisha Grey el primer
teléfono capaz de transmitir y recibir voz humana con toda su calidad y su timbre.
Al aparecer el teléfono (tele – parlante) de Bell, la sociedad ya tenía satisfechas sus
necesidades de comunicación gracias al telégrafo, por lo que el teléfono fue
considerado como un juguete o símbolo de lujo.
Aunque en un principio era de iniciativa privada, pronto se transformó en pública,
convirtiéndose en el medio de comunicación por excelencia ya que al no precisar
de un especialista, su utilización era sumamente sencilla. Además, no requería
llevar el telegrama hasta el destinatario por correo convencional para comunicarse
dentro de las ciudades o en ampliaciones particulares.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
5
El mercado inicial fue para la venta de teléfonos, los cuales se vendían en pares.
Era tarea del cliente conectarlos con un solo alambre ya que los electrones
regresaban por tierra. Si el propietario de un teléfono deseaba comunicarse con
otros n propietarios de teléfono, tenía que enlazar alambres individuales a todas las
n casas. Después de un año las ciudades se cubrieron de alambres que pasaban
sobre las casas y los árboles convirtiéndose en una maraña.
Bell tuvo la suficiente visión para darse cuenta de esto y formó la Bell Telephone
Company, la cual abrió su primera oficina de conmutación en 1878 (en New Haven,
Connecticut). La compañía colocó un alambre en la casa u oficina de cada cliente.
Así, para realizar una llamada, el cliente debía dar vueltas a una manivela en el
teléfono produciendo un sonido en la oficina de la compañía de teléfonos que
atrajera la atención del operador, que a continuación conectaba manualmente a
quien llamaba con el receptor de la llamada por medio de un cable puenteador. El
modelo de la oficina de conmutación se muestra en la figura 1.1.
Figura 1.1 Conmutador centralizado.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
6
Muy pronto surgieron por todas partes oficinas de conmutación del Bell System y
la gente quiso hacer llamadas de larga distancia entre ciudades, de modo que el
Bell System empezó a conectar las oficinas de conmutación. El problema original
pronto reapareció: conectar cada oficina de conmutación con todas las demás por
medio de un cable entre ellas paulatinamente dejo de ser práctico, así que se
inventaron las oficinas de conmutación de segundo nivel.
En Europa, a la hora de explotar el teléfono, como sólo se pensaba en el ámbito
urbano, se consideró que era competencia municipal y por tanto eran sociedades
municipales o compañías privadas las que lo instalaban y explotaban. Las primeras
redes se inauguraron en Londres y en París en 1879.
Sin embargo cuando se pretendió conectar entre sí a varias poblaciones, surgieron
dificultades para servicios interurbanos, tanto por las diferentes características
técnicas de las redes locales, como por la negativa de los propietarios de los
terrenos a permitir la instalación de postes. La solución fue recurrir al Estado ya que
él se hacía cargo, en primera instancia, de las líneas interurbanas para años más
tarde hacerse cargo de la totalidad del servicio.
1.3 Digitalización de la voz.
La voz humana, aun pasando a través de un teléfono, sigue siendo una señal de
tipo continua en el tiempo. En telefonía es necesario convertir dichas señales de
audio a señales discretas en el tiempo. A este proceso de conversión analógico/
digital se le conoce como digitalización de la voz.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
7
El objetivo de la digitalización es convertir la voz humana a un formato de
información más manejable para los dispositivos que procesan y administran las
señales (centrales telefónicas).
Una de las grandes ventajas de trabajar con una señal digital es que, ante una
posible atenuación, la señal puede reamplificarse y reconstruirse al mismo tiempo
gracias a los sistemas de regeneración de señales.
Regularmente la comunicación entre centrales telefónicas es de tipo discreto
(digital).
Cuando se digitaliza una señal de voz, se debe entender que después de pasar por
todo el proceso de conversión, se debe regresar a la forma continua (original); con
ello se cumple el proceso de comunicación de voz.
Para hacer una conversión analógico-digital principalmente se tienen 3 etapas:
a) Muestreo
Consisten en tomar de una señal analógica, pequeñas muestras en un intervalo de
tiempo regular. Las muestras tomadas deben cumplir con el teorema de Nyquist, el
cual es enunciado de la forma siguiente:
“Para que una señal pueda ser muestreada, procesada y posteriormente
reconstruida a su forma original, se debe cumplir que la frecuencia de muestreo de
la señal analógica tiene que ser el doble de la frecuencia de la señal original”
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
8
En la figura 1.2 se puede apreciar la forma en que se toman las muestras de una
señal analógica.
El teorema de Nyquist, matemáticamente nos dice: 𝑓𝑠 = 2𝑓𝑚
Dónde:
𝑓𝑠 = La frecuencia de muestreo.
𝑓𝑚 = La frecuencia original de la señal analógica.
En telefonía, teóricamente se ocupa una 𝑓𝑚 = 4 KHz para la transmisión de voz,
si se aplica el teorema de Nyquist, entonces se tiene:
𝑓𝑠 = 2(4000ℎ𝑧) = 8000𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑠
𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜
Esto quiere decir que en cada intervalo de tiempo regular de 1 segundo, se toman
8000 muestras de la señal analógica.
Figura 1.2 Muestreo de una señal.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
9
b) Cuantización.
La cuantización consiste en asignar valores de amplitud a un señal que ha sido
muestreada, es decir, se asignan determinados niveles de cuantificación finitos
(valores) al rango de amplitudes, de tal forma que las muestras de amplitud que
estén dentro de un nivel de cuantificación tomen un valor aproximado al mismo. (Al
nivel de cuantificación), tal como se muestra en la figura 1.3.
El cuantizador asigna a todas las muestras que caigan en un nivel de cuantificación,
un único valor correspondiente al mismo nivel de cuantificación.
Existe un error de cuantificación en el proceso anterior debido a que se asignan
valores aproximados de las amplitudes reales; el error de cuantificación degrada la
señal reconstruida. Para reducir el error, se agregan más niveles de cuantificación,
al incrementar dichos niveles, los valores asignados serán más próximos a los
reales.
Figura 1.3 Cuantificación de una señal.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
10
c) Codificación
Una vez que se ha hecho la cuantización, el próximo paso es la codificación, la cual
consiste en asignar palabras binarias preestablecidas a cada nivel cuantificado, tal
como nos muestra la figura 1.4, de esta forma la señal analógica quedará expresada
en dígitos (niveles binarios).
1.4 Señalización.
En general, la señalización es la forma en que los dispositivos se ponen de acuerdo
para la transmisión de voz, para ello se definen instrucciones tales que harán que
se establezca un canal de comunicación. También se puede decir que la
señalización es un mecanismo el cual permite comenzar, mantener y finalizar la
transferencia de la voz.
Figura 1.4 Codificación de una señal.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
11
Cabe señalar que en un sistema de telefonía, la señalización es un factor
indispensable para poder intercambiar voz. Sin la señalización es imposible lograr
dicho intercambio.
1.4.1 Tipos de señalización.
Para establecer una llamada de un punto a otro, se debe ir señalizando toda la ruta,
desde el abonado llamante hasta el abonado llamado. En la figura 1.5 se muestran
los tipos de señalizaciones necesarias para establecer un canal de comunicación.
Regularmente las señalizaciones necesarias en una llamada son las que van de
teléfono a central, o bien, entre centrales.
Figura 1.5 Señalizaciones para establecer un canal de comunicaciones.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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a) Señalización de usuario.
Este tipo de señalización se da entre un abonado y la central local tal como aparece
en la figura 1.6. Se usa el término “local “para definir una corta distancia entre el
abonado y la central.
El teléfono del abonado está directamente conectado con la central local mediante
en un par de hilos de cobre, éstos serán los transportadores de las señales
eléctricas que harán posible el establecimiento de comunicación entre el usuario y
la central.
El par de hilos en el extremo de la central están conectados a una batería de -48
volts; por el lado contrario, en el teléfono existe un interruptor conectado al
suministro de engería de la central (48v).
El interruptor permanece abierto siempre y cuando el teléfono esté colgado, si el
teléfono se descuelga, el interruptor se cierra generando una corriente de blucle,
loop start en inglés.
Cuando se cierra el circuito (loop start), la central emite un tono indicando al usuario
que la comunicación entre ambos fue exitosa e invitándole a marcar el número
deseado.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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b) Marcación por multífrecuencia.
El sistema de marcación por tonos (Dual Tone Multi-Frequency), consiste en enviar
información de ruta o direccionamiento desde el abonado hacía la central local
mediante el teclado de los teléfonos, cada número está asociado a un conjunto de
frecuencias altas y bajas como aparece en la figura 1.7. Cada tecla presionada
representa información de dirección o enrutamiento.
El abonado marca el número al que desea llamar, por cada número marcado está
mandado implícitamente información de dirección (tonos) a la central local, la central
verifica en sus tablas de enrutamiento si el número marcado se encuentra en dicha
central local o decide enrutar la llamada a otras centrales hasta encontrar el destino
final.
Figura 1.6 Señalizaciones entre abonado y central local.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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c) Señalización entre centrales.
La señalización entre centrales telefónicas es de tipo digital, es decir, el intercambio
de los mensajes para la señalización se da en bits. Esto tiene una gran ventaja,
cuando la distancia entre centrales es muy larga, se usan repetidores que
retransmiten y amplifican la señal entre las centrales, a diferencia de repetir señales
eléctricas, las señales digitales no se degradan y hacen eficiente el flujo de
información. En la señalización entre centrales está involucrado el concepto de
conmutación debido a los múltiples caminos entre las centrales que puede tomar
una llamada.
Existen dos tipos de señalización entre centrales.
Señalización Por Canal Asociado (Channel Associated Signaling) y Señalización
por canal común (Common Channel Signaling).
Figura 1.7 Marcación por tonos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
15
Señalización por canal asociado.
CAS (Señalización por canal asociado) también recibe el nombre de in – band (en
banda), esto refiere a que la voz y la señalización de la llamada viajan por el mismo
canal, con esto se reduce ligeramente el ancho de banda útil para la información.
En una línea T1 se utiliza CAS, permitiendo 24 canales de comunicación con un
ancho de banda por canal de 64 kbps.
Un T1 es un tipo de enlace digital que usa 4 hilos de cobre para transmitir 24
llamadas simultáneas, utiliza un método de multiplexaje llamado TDM (Time Division
Multiplexing, Multiplexaje por división de tiempo).
Señalización por canal común.
CCS (Señalización por canal común). También recibe el nombre de out – band
(fuera de banda). Transmite la señalización en un canal aparte al canal en donde
viaja la información, el objetivo principal es pasar la información de una central a
otra de forma eficiente.
En un enlace E1 de 4 hilos, se ocupa CSS, permitiendo 32 llamadas simultáneas,
también usa el método de multiplexaje por división de tiempo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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1.5 Señalización completa de una llamada.
Como podemos darnos cuenta, la señalización es un proceso que está por detrás
de una llamada, es todo un intercambio de mensajes entre los equipos.
Cuando se realiza una llamada, todo comienza desde el abonado llamante, pasa
por la central local, ésta se comunica con la central en la cual está conectado el
abonado llamado. La señalización se da desde el abonado A y hasta el abonado B,
tal como se puede ver en la figura 1.9.
Figura 1.8 Representación de Cas y Css.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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1.6 Multiplexaje por División de Tiempo.
Es una técnica que permite compartir un canal de comunicación entre múltiples
usuarios, es decir, se transmiten varias llamadas sobre un mismo canal en tiempos
diferentes. A cada llamada se le asigna una ranura de tiempo (slot time), cada
ranura de tiempo ocupa todo el ancho de banda disponible del canal sólo en un
instante de tiempo determinado.
Para que pueda ejecutarse el proceso de multiplexaje por división de tiempo, la
velocidad de transmisión del medio debe exceder la velocidad de las señales a
transmitir (llamadas).
Las ranuras de tiempo son metidas en tramas, cada trama contiene 32 ranuras de
tiempo, cada ranura de tiempo está conformada por 8 bits que generalmente utilizan
64 kbps de ancho de banda.
Figura 1.9 Señalización completa de una llamada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
18
El slot 0 es utilizado para sincronizar el inicio y fin de cada trama, el slot 16 es
utilizado para la señalización (información de la llamada, rutas, etc.).
El resto de los slots son ocupados por cada abonado, bajo esta instancia, se tienen
30 canales de comunicación en sólo dos pares de hilos de cobre, esto hace eficiente
el rendimiento de las redes telefónicas, dando un impacto positivo en los costos y la
eficiencia.
1.7 Conmutación.
El término conmutación se ha adoptado ya desde los principios de la telefonía, de
forma muy simple, su significado es: cambiar o sustituir una cosa por otra.
Más específicamente hablando, en el contexto de las comunicaciones, quiere decir:
cambiar el destino de una señal o corriente eléctrica.
Las distintas redes de telecomunicaciones se pueden clasificar en función de la
técnica de conmutación empleada; así, tenemos las basadas en la conmutación de
circuitos, de paquetes o de mensajes; cada una adecuada para proporcionar
determinados servicios, siendo en general las de conmutación de circuitos las
adecuadas para cursar el tráfico de voz ya que no introducen retardo durante la
transferencia, al que la misma es muy sensible, llegando incluso a hacer inteligible
una conversación si es muy elevado dicho retardo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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Además, la imposibilidad de tener permanentemente conectados todos los usuarios
entre sí, con dedicación exclusiva de ciertos medios para su uso, es lo que hace
necesario el empleo de un sistema que permita establecer el enlace para la
comunicación solamente durante el tiempo que ésta dure.
1.8 Conmutación de circuitos.
Por conmutación de circuitos se entiende la técnica que permite establecer un canal
de comunicación único dedicado a dos abonados por un periodo de tiempo
determinado; Seleccionando un camino disponible dentro de una red de nodos
(centrales telefónicas) tal como se muestra en la figura 1.10 para que dos terminales
-emisor y receptor- se comuniquen a través de un circuito único y específico (canal
lógico).
Figura 1.10 Conmutación de circuitos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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Para establecer el contacto y el paso de la información de un abonado a otro a
través de los nodos (centrales telefónicas) intermedios, se han de seguir los pasos
indicados a continuación:
1. Establecimiento del circuito.
El emisor solicita a un cierto nodo el establecimiento de conexión hacia una
estación receptora. Este nodo es el encargado de dedicar uno de sus canales
lógicos a la estación emisora (suele existir de antemano). También se ocupa de
encontrar los nodos intermedios para llegar a la estación receptora, y para ello
tiene en cuenta ciertos criterios de encaminamiento, coste, etc.
2. Transferencia de datos.
Una vez establecido el circuito exclusivo para esta trasmisión (cada nodo reserva
un canal para esta transmisión), la estación transmite desde el emisor hasta el
receptor conmutando sin demoras de nodo en nodo (ya que estos nodos tienen
reservado un canal lógico para ella y no necesitan procesar ninguna información).
3. Desconexión del circuito.
Una vez terminada la transferencia, el emisor o el receptor indican a su nodo más
inmediato que ha finalizado la conexión, y este nodo informa al siguiente de este
hecho y luego libera el canal dedicado, quedando en este caso a disposición de
otros usuarios para su utilización de igual forma.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
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Debido a que cada nodo conmutador debe saber organizar el tráfico y las
conmutaciones, éstos deben tener la suficiente “inteligencia” como para realizar
su labor eficientemente.
La conmutación de circuitos suele ser bastante ineficiente puesto que los canales
(entre emisor/receptor y su nodo más cercano) están reservados aunque no circulen
datos a través de ellos. Sin embargo, para tráfico de voz, en donde el proceso de
comunicación es casi continuo, puede ser un método bastante eficaz ya que el único
retardo se presenta durante el establecimiento de la conexión.
1.9 Arquitectura y jerarquía.
Para 1890, las tres partes principales del sistema telefónico ya estaban en su lugar:
las oficinas de conmutación, los cables de teléfono entre los clientes y las oficinas
de conmutación (a estas alturas cables de par trenzado balanceados y aislados en
lugar de cables abiertos con retorno a tierra) y las conexiones de larga distancia
entre las oficinas de conmutación. Aunque desde entonces se han realizado
mejoras en las tres áreas, el modelo básico de Bell System ha permanecido intacto
en lo esencial por más de 100 años.
Anteriormente ya se vio que, utilizar una estructura de red en malla es inviable por
la cantidad de enlaces físicos requeridos, la cual de manera general seria:
Enlaces físicos requeridos = 𝑁 𝑥 (𝑁−1)
2
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
22
Donde “N” es el número de usuarios a conectar. Aparte, su eficiencia es muy baja,
ya que, por ejemplo, para una red con solo 5 usuarios, se necesitan 10 enlaces.
Tomando el mismo ejemplo, pero con una estructura en estrella, en donde el punto
central es la Central de Conmutación, se necesitarían tan solo 5 enlaces. Las redes
en malla resultan adecuadas cuando el tráfico es alto y la distancia pequeña,
mientras que las redes en estrella son ideales para tráfico pequeño y distancias
grandes, como sucede en la mayoría de los casos.
La red telefónica está compuesta por una serie de elementos descritos a
continuación:
Usuarios (abonados).
Son las estaciones de la red.
Bucle local.
Es la conexión del abonado a la red y, como es de corta distancia, se suele hacer
con un cable de cobre (par de abonado).
Centrales de conmutación.
Son aquellos nodos a los que se conectan los abonados (centrales locales) o nodos
intermedios entre nodo y nodo (centrales de tránsito).
Líneas de enlace.
Son las líneas que conectan nodo a nodo. Suelen emplear multiplexaje por división
de tiempo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
23
Por otro lado, en la figura 1.11 se muestra que la red telefónica está organizada de
manera jerárquica. El nivel más bajo (las centrales locales) está formado por el
conjunto de nodos a los cuales están conectados los usuarios. Le siguen los nodos
o centrales en niveles superiores, que no tienen usuarios: interurbanos y
provinciales, conectados con enlaces de alta capacidad. Con esta arquitectura se
proporciona a los usuarios diferentes rutas para establecer sus llamadas, que son
seleccionadas por los mismos nodos, de acuerdo con criterios preestablecidos,
tratando de que la llamada no sea encaminada más que por aquellos nodos y
canales estrictamente indispensables para completarla.
1.10 Teoría del tráfico.
Un aspecto muy importante de la ingeniería de las telecomunicaciones es el
dimensionamiento de una ruta.
Figura 1.11 Estructura jerárquica de la red telefónica.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
24
Para dimensionar correctamente una ruta, se debe conocer el número de
conversaciones que intentarán establecerse al mismo tiempo, la utilización de un
conmutador nos lleva directamente al dominio de tráfico. El empleo de una ruta se
determina mediante dos parámetros:
La razón de las llamadas.
El tiempo de retención.
La razón de las llamadas es la cantidad de veces que se utiliza una ruta o una
trayectoria de tráfico por unidad de tiempo.
El tiempo de retención es el lapso que dura ocupada una trayectoria.
La intensidad de tráfico se divide en tres y son conocidas como:
Intensidad de tráfico cursado.
Intensidad de tráfico perdido.
Intensidad de tráfico ofrecido.
La intensidad de tráfico cursado, es el volumen de tráfico que es atendido por una
central, mientras que la intensidad de tráfico perdido es el volumen de tráfico que
no es atendido por la centra debido al congestionamiento. La intensidad de tráfico
ofrecido es el volumen de tráfico total y es la suma de tráfico perdido y el cursado.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
25
De manera general la intensidad de tráfico se puede calcular mediante la siguiente
expresión:
𝐼 = 𝐶 ∗ 𝑇
Donde I es intensidad de tráfico, C es la cantidad de llamadas y T duración promedio
de cada llamada.
La unidad de la intensidad del tráfico es el Erlang. Un Erlang de intensidad de tráfico
en un circuito indica la ocupación continua de tal circuito.
Otras unidades para la intensidad de tráfico se enlistan a continuación:
Llamada-hora (LLh)
Es la cantidad que representa a una o más llamadas que tienen una duración
acumulada de una hora.
Llamada-minuto (LLm)
Es la cantidad que representa a una o más llamadas que tienen una duración
acumulada de un minuto.
Cien llamadas-segundo (CLLs)
Es la cantidad que representa a una o más múltiplos de cien llamadas que tienen
una duración acumulada de un segundo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
26
Llamadas intermedias en hora pico (LLIHP)
Es una unidad Europea que representa a una o más llamadas que tienen una
duración acumulada de 2 minutos.
En la siguiente expresión se encuentran las equivalencias de dichas unidades.
1𝐸 = 1𝐿𝐿ℎ = 60𝐿𝐿𝑚 = 36𝐶𝐿𝐿𝑠 = 30𝐿𝐿𝐼𝐻𝑃
El grado de servicio expresa la probabilidad de que exista congestionamiento
durante la hora pico. Por ejemplo si el grado de servicio tiene un valor de p = 0.01,
indica que durante la hora pico en promedio se pierde una llamada de cada 100.
El grado de servicio se puede expresar mediante:
𝑝 =𝐼𝑝
𝐼𝑜=
𝐼𝑝
𝐼𝑝 + 𝐼𝑐=
𝐶𝑝
𝐶𝑜=
𝐶𝑃
𝐶𝑝 + 𝐶𝑐
Debido a las dimensiones del proyecto, no es posible calcular con certeza el grado
de servicio p puesto que solo se tiene un canal de comunicación. Sin embargo
haciendo un estimado para una pequeña empresa en donde la cantidad de llamadas
cursadas es de 60 con una duración promedio de 1.2 min, se tendría:
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑙𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑢𝑟𝑠𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑋 𝑑𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑙𝑙𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎
𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 = (60 𝑙𝑙)(1.2min) = 72𝐿𝑙𝑚 = 1.2 𝐸𝑟𝑙𝑎𝑛𝑔𝑠
CAPÍTULO 2
REDES DE
DATOS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
29
2.1 Concepto e Importancia de las redes de datos.
Concepto:
Se puede llamar red de datos a un sistema de elementos entrelazados el cual es
capaz de procesar, enviar, y recibir un flujo de información (datos), este flujo de
información siempre tiene una dirección a tomar, partiendo desde un punto A y hasta
un punto B, podemos decir que el punto A y B son elementos de una red de datos
(terminales), el intermediario entre el las terminales suele ser llamado medio de
transmisión, tal como aparece en la figura 2.1.
El medio de transmisión es un elemento indispensable para que la red trabaje; el
medio es aquel elemento el cual se encarga de guiar al flujo de información de un
nodo a otro.
El siclo básico de una red de datos consisten en que la información parte de un
nodo inicial (emisor) y tiene como propósito llegar a un nodo final (receptor), todo
esto usando el medio, el cual transportara el flujo de información.
Figura 2.1 Red de datos simple.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
30
Importancia de las redes de datos:
En la actualidad las empresas u organizaciones necesitan adaptarse a las nuevas
políticas de globalización, esto es posible gracias a las TICS (Tecnologías de
Información y de la Comunicación). La mayoría de las TICS están basadas en
innovaciones tecnológicas y en las redes de datos. Entonces, las redes de datos
son un ámbito indispensable en el crecimiento y desarrollo de las corporaciones.
Sin duda alguna el crecimiento de la tecnología ha ido creciendo con el paso del
tiempo, sabemos que los sistemas de datos han existido desde hace ya algunos
años, más sin embargo debemos tener en cuenta que el avance agigantado de las
redes no ha crecido solo, a medida que la tecnología crece, la eficiencia y el
rendimiento de las diferentes organizaciones también lo hacen.
Actualmente la mayoría de las personas tiene interacción con una computadora,
tablet o smartphone, dispositivos utilizados para labores profesionales o
situaciones personales; de cualquier forma hoy en día estamos inmersos en la
globalización, la comunicación es vital para el desarrollo humano, todas las
personas hacen compartir sus ideas y pensamientos ocupando las tecnologías
nuevas existentes.
Hoy en día las redes de datos han evolucionado para transmitir voz y flujos de video
para los diferentes tipos de dispositivos. Las formas de comunicación anteriormente
individuales y diferentes se unieron en una plataforma común llamada: internet.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
31
Las redes de datos cada día tienen más auge, se ocupan, desde aplicaciones
educativas, sociales, políticas, económicas, laborales, etc. Como vemos, el
potencial de las redes de datos es tan elevado que están en todo el mundo, a cada
día, minuto y segundo.
Las personas que ocupan las redes de datos se han dado cuenta del potencial que
tienen éstas, esto hace que la exigencia de las personas hacía el crecimiento de las
nuevas tecnologías cada día sea más efectiva. Observar figura 2.2.
2.2 Procesos fundamentales de redes de datos.
Es importante conocer los procesos básicos por los cuales la información pasa
cuando fluyendo de un extremo a otro a través de la red. Es indispensable
comprender los procesos que a continuación se abordarán debido a que son parte
crucial de las redes de datos, en estos procesos se describen los cambios que sufre
la información antes de llegar al usuario final.
Figura 2.2 Redes de datos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
32
a) Segmentación
En redes de datos, la segmentación es el proceso en el cual los datos que se van a
transmitir se rompen en pedazos antes de ser enviados a la red. Los datos se
dividen en múltiples bloques pequeños (segmentos).Cada segmento es etiquetado
con un número de secuencia que sirve para reconstruir los datos una vez que hayan
llegado al destino; el tamaño aproximado de cada segmento es de 1.5 kbytes.
La segmentación puede aumentar la eficacia y confiabilidad de la comunicación
debido a que los segmentos no necesariamente deben viajar por una misma ruta a
través de la red.
b) Multiplexaje.
El objetivo del multiplexaje es usar el medio de forma simultánea por diferentes
usuarios, es decir, intercala datos segmentados en el medio que tienen diferentes
orígenes, esto da la impresión de que en un instante de tiempo, la red está siendo
ocupada por múltiples usuarios.
c) Reensamblaje y Demultiplexaje.
El reensamblaje y demultiplexaje son el proceso contrario a la segmentación y la
multiplexaje. Cuando la información que va viajando por el medio llega a su destino,
dicha información se reacomoda para que el destino pueda entender los que
significan los datos.
Se ordena con el número de secuencia que se envió (demultiplexaje) y se construye
el mensaje que en el destino fue segmentado (reensamblaje).
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
33
En la figura 2.3 podemos ver dos de los proceso más importantes en las redes de
datos. La segmentación y multiplexaje.
2.3 Conmutación de paquetes.
La conmutación de paquetes es, en esencia, similar a la conmutación de mensajes,
pero ahora los mensajes se subdividen en paquetes más pequeños que se
almacenan y retransmiten en cada nodo de red. En la transmisión de mensajes el
retardo nodal (tiempo de espera en el nodo más el tiempo de propagación de nodo
a nodo) es relativamente grande. Si los mensajes se dividen en paquetes de menor
duración, ya no se necesitan memorias de disco sino memorias electrónicas
(buffers) y el tiempo de propagación es menor también, por lo tanto, el retardo nodal
se reduce apreciablemente, aunque a cada paquete haya que agregarse el número
del paquete y las direcciones de fuente y destino.
En la transmisión por paquetes, para el enrutamiento de los paquetes a lo largo de
los diferentes nodos de la red tal como aparece en la figura 2.4 se le agrega a cada
paquete las direcciones de origen y destino, y en cada nodo se determina cual es la
mejor trayectoria a seguir para alcanzar el destino. En general, cada paquete va
Figura 2.3 Proceso Segmentación y Multiplexaje.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
34
enumerado en forma secuencial, pero existe otro paquete individual que no va
enumerado. En este caso se dice que el paquete que va enumerado es un paquete
con conexión que no requiere aviso de recepción.
Este último paquete se denomina datagrama. Debido a que los paquetes de un
mismo mensaje pueden transitar por diferentes rutas, es posible que en el lugar de
destino los paquetes no lleguen en el mismo orden en que fueron enviados. En este
caso, en el nodo de destino los paquetes se re ensamblan en el orden correcto para
ser entregados al destinatario.
Figura 2.4 Conmutación de paquetes.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
35
2.4 Elementos de una red de datos.
Son todos aquellos elementos interconectados por hardware y software que hacen
posible y exitosa el envío de flujo de información desde un punto A llamado emisor
hasta un punto B llamado receptor, pasando por un medio de transmisión.
a) Elementos de Software.
En el mundo de las redes de datos, los elementos de software son elementos
intangibles, también llamados tecnologías que hacen que se logre la transferencia
de información entre los nodos de una red, gestionan los ordenadores y sus
interfaces de red.
Protocolos.
Son un conjunto de reglas que gobiernan la comunicación en red. Un protocolo
provee el formato o estructura de los mensajes, el proceso de cómo se comparte la
información, ¿Cómo?, ¿Cuándo?, errores que aparecen en la interconexión de los
dispositivos, la finalización de datos y sesiones. Comparten información sobre las
rutas de donde viaja la información. Los dispositivos se comunican entre ellos
mediante protocolos.
Algunos de los protocolos principales son: TCP/IP, HDLC, FTP, TFTP, DNS,
DHCP,UDP,FRAMERELAY,FDDI,ETHERNET,RJ45,RJ11,POP,SMTP,SSH,TELN
ET,RARP,ARP,RIP,EIGRP,LPT2,Xdsl, etc.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
36
b) Elementos de Hardware.
Son los dispositivos activos de la red, es decir todos aquellos elementos tangibles
de la red.
Dispositivos Finales.
La función principal de estos dispositivos es dar acceso directo a los usuarios de la
red, pueden funcionar como cliente, servidor y de forma simultanea como cliente-
servidor. Ejemplos de dispositivos finales se muestran en la figura 2.5.
Dispositivos Intermedios.
Son aquellos que proveen conectividad y aseguran que los flujos de datos corran a
través de la red, deciden hacía donde irán los datos, así como también definen la
mejor ruta a seguir de los datos. Algunos ejemplos de estos dispositivos se
muestran en la figura 2.6.
Figura 2.5 Dispositivos finales.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
37
Medios de comunicación en las redes de datos.
Son parte fundamental de una red de datos ya que por ellos fluye la información,
es el camino que siguen los datos para poder llegar a un destino determinado,
también se le conoce como múltiples canales de comunicación.
a. Cobre.
El hilo de cobre se ocupa en un cable llamado UTP (Unshielded Twisted Pair, Cable
De Par Trenzado Sin Apantallar). Este cable lleva en su interior 4 pares de hilos de
cobre trenzados entre sí, cada hilo tiene su recubrimiento aislante de plástico y los
4 pares cuentan con una cubierta protectora.
En este medio el flujo de información es representado mediante pulsos eléctricos
tal como se muestra en la figura 2.7.
Figura 2.6 Dispositivos Intermedios.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
38
b. Fibra Óptica
La fibra óptica es un medio el cual consta de dos materiales n1 y n2, el material n2
envuelve a n1, n1 es un una varilla de vidrio o plástico de un determinado diámetro
al que se le hace incidir un haz de luz en un extremo, éste va rebotando a lo largo
de la fibra propagando la señal que contiene los datos, el flujo de información es
transportado en forma de patrones de luz tal como se muestra en la figura 2.8.
Figura 2.8 Patrones de luz en la fibra óptica.
Figura 2.7 Pulsos eléctricos dentro del cobre.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
39
c. Inalámbrico.
El aire es el medio más ocupado para transmitir patrones de radiofrecuencia
(ondas electromagnéticas), existe un espectro de frecuencia del cual se escoge
una frecuencia de transmisión. Este medio va directamente ligado con las interfaces
inalámbricas que se encuentran instaladas en los ordenadores para enviar o recibir
el flujo de la información.
La información va representada mediante patrones de radiofrecuencia tal como lo
ilustra la imagen 2.9.
2.5 Modelos De Referencia.
Un modelo de referencia específica la manera en se transfiere la información en
una red, no está pensado para ser una forma precisa de los servicios de la
arquitectura de red. El propósito principal de un modelo de referencia es asistir en
la comprensión más clara de las funciones y los procesos involucrados para el
intercambio de información.
Los modelos de referencia son solamente marcos conceptuales que especifican a
los fabricantes, cómo se deben desarrollar o fabricar sus productos.
Figura 2.9 Patrones de radiofrecuencia que viajan en el aire.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
40
Existen diferentes modelos que especifican como se transfiere la información en
una red, entre los más importantes: modelo OSI y TCP/IP.
2.5.1 Modelo OSI (Open System Interconnection, Sistema de
Interconexión Abierto).
Durante las últimas dos décadas ha habido un enorme crecimiento en la cantidad y
tamaño de las redes, muchas de ellas sin embargo, se desarrollaron utilizando
implementaciones de hardware y software diferentes y esto dio como resultado que
muchas de las redes eran incompatibles y se volvió muy difícil para las redes que
utilizaban especificaciones distintas poder comunicarse entre sí.
Para solucionar este problema, la Organización Internacional para la Normalización
(ISO) realizó varias investigaciones acerca de los esquemas de red. La ISO
reconoció que era necesario crear un modelo de red que pudiera ayudar a los
diseñadores de red a implementar redes que pudieran comunicarse entre si y
trabajar en conjunto (interoperabilidad).
El modelo OSI fue desarrollado en 1977 y pero se dio a conocer en 1984, en
realidad la transferencia de información se lleva a cabo por medio de TCP/IP,
utilizando protocolos.
El PDU (La Unidad de Datos de Protocolo o Protocol Data Unit) es la forma que
adopta una sección de datos en cualquier capa del modelo OSI.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
41
El modelo OSI está dividido en 7 capas tal como se muestra en la figura 2.10, cada
una contribuyen con una función específica al flujo de información a través de la
red.
a) Capa Física (1)
En esta capa se especifican los requerimientos eléctricos (Niveles de voltaje, base
de tiempo, duración de pulsos, Impedancia), mecánicos (tipos de conectores, forma
de los conectores, conexión mecánica al medio) y de procedimiento (transmisión
síncrona o asíncrona, transmisión full dúplex o half dúplex, uso de cada pin del
conector, códigos de línea) para activar, mantener y desactivar el enlace físico por
medio de un canal de comunicación y transmitir los datos a través de ese medio. La
unidad de transmisión (PDU) para esta capa son los bits.
b) Capa Enlace De Datos (2)
Esta capa ofrece a la red el servicio de una conexión confiable entre nodos
adyacentes, aun cuando el canal físico sea ruidoso, organiza los datos (paquetes)
que recibe de la capa superior (la capa de red) en tramas, agrega información
redundante a la trama para permitir al receptor detectar si hubo error en la
comunicación, regula el tráfico, hace uso de las banderas para indicar comienzo y
fin de mensajes, provee métodos para que las estaciones conectadas accedan al
canal de comunicación, empaqueta los bits que recibe de la capa física en tramas.
La unidad de transmisión (PDU) para esta capa son las tramas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
42
c) Capa De Red (3)
Define el direccionamiento lógico (contrario al direccionamiento físico) y todas las
rutas entre diferentes ordenadores utilizando protocolos enrutados, de ruteo o
ruteables y los protocolos de enrutamiento. Dirige los nodos intermedios en la ruta
que siguen los paquetes, ensambla los mensajes que recibe de la capa de
transporte en paquetes y los desensambla en el otro extremo, reconoce prioridad
en los mensajes y los envía con la prioridad establecida, ofrece servicios de
interconectividad para enlazar redes por medio de routers. La unidad de transmisión
(PDU) para esta capa son los paquetes.
d) Capa De Transporte (4)
Esta capa actúa como una interface entre las tres capas inferiores orientadas a
comunicaciones (capas de interconectividad) y las capas superiores (capas de
interoperabilidad). La capa de transporte ofrece a la capa de sesión un servicio de
transferencia de mensajes confiable, ocultándole los detalles de operación de las
capas de comunicaciones, asegura integridad de los mensajes, mapea direcciones
a nombres de modo que un usuario mantenga el mismo nombre en toda la red,
multiplexa conexiones de transporte a conexiones de red. La unidad de transmisión
(PDU) para esta capa son los segmentos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
43
e) Capa De Sesión (5)
Ofrece a la capa de transporte el servicio de establecimiento, mantenimiento y
terminación de una sesión entre un proceso corriendo en un computador A y un
proceso corriendo en un computador B, controla el dialogo entre procesos: quién
transmite, cuándo, cuánto tiempo, sincronización, restablece la comunicación si
ocurre una ruptura del enlace sin perder datos, transmite la información del usuario
(capa de presentación) en una forma ordenada, la unidad de transmisión (PDU)
para esta capa son los datos.
f) Capa De Presentación (6)
Esta capa proporciona a la de aplicación mecanismos para traducir los formatos de
datos del transmisor de modo que sean adecuados para el receptor. Es decir, la
capa de presentación maneja la información para que sea desplegada físicamente
en la forma correcta para el receptor. Compresión de datos (para usar de forma más
eficiente el canal de comunicación), encripción de datos (para proporcionar
seguridad en la transmisión), transformación sintáctica del conjunto de caracteres
(por ejemplo, conversión de código EBCDIC a ASCII), formato de display de datos,
organización e archivos, etc.
La unidad de transmisión (PDU) para esta capa son los datos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
44
g) Capa De Aplicación (7)
Provee servicios al usuario en forma de aplicación, transferencia, administración y
acceso de archivos, correo electrónico, emulación de terminales de computadoras,
servicios de directorio. La unidad de transmisión (PDU) para esta capa son los
datos.
2.5.2 Modelo TCP/IP (Modelo de Protocolo de Control de Transmisión
y Protocolo de Internet).
Se dice que la base de internet es el modelo TCP/IP, este modelo consta de 4 capas,
tal como se muestra en la figura 2.11, fue creado por el departamento de la defensa
de Estados Unidos con la finalidad de garantizar la comunicación ante
circunstancias adversas como guerras. Todo el mundo está enredado entre cables,
fibras ópticas y señales que transportan datos, el objetivo primordial era garantizar
la comunicación incluso ante una guerra nuclear.
Figura 2.10 Modelo OSI.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
45
TCP/IP fue creado como un estándar abierto, esto significa que cualquier persona
tiene acceso a este modelo de referencia.
El modelo de referencia TCP/IP es muy parecido a primera vista al modelo de
referencia OSI, a pesar de que algunas capas coinciden con el nombre hacen
procesos un poco diferentes, por ejemplo, la capa de aplicación de TCP/IP incluye,
sesión, presentación y aplicación de OSI.
Los creadores de TCP/IP crearon una capa de aplicación que maneja aspectos de
formato, codificación control de dialogo.
a) Capa De Aplicación
Provee mecanismos necesarios para que las aplicaciones accedan efectivamente
a la red, ésta capa toma el papel de origen y destino, es decir, el usuario que envía
información tiene contacto directo con una aplicación, al otro lado, el usuario
receptor está directamente con otra aplicación, la información viajara por las capas
inferiores, pasará por el medio y fluirá desde la capa de acceso a la red hasta la
capa de aplicación del usuario receptor. Algunos protocolos de ésta capa son: (FTP)
Protocolo de Transferencia de Archivos, (HTTP) Protocolo de Transferencia de
Hipertexto, (SMTP) Protocolo simple de transferencia de correo, (DNS) Sistema de
denominación de dominios, (TFTP) Protocolo Trivial de Transferencia de Archivos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
46
b) Capa De Transporte
Esta capa prepara los datos para que se puedan enviar a la red, regularmente ocupa
principalmente dos protocolos, TCP (Protocolo de Control de Transmisión) y UDP
(Protocolo de Datagrama de Usuario). La capa de transporte envía los datos desde
la fuente emisora (origen) hacía el destino receptor a través de la nube.
c) Capa De Internet
El propósito de la capa de internet es enviar los paquetes origen desde cualquier
red y hacerlos llegar hasta cualquier red, que los paquetes lleguen a su destino
independientemente de la ruta y redes que recorra para llegar al destino, los
paquetes no necesariamente deben llegar en orden, pueden llegan en desorden y
las capas superiores deberán reorganizar los datos para que el destino pueda
entender los datos que le han llegado. El protocolo principal de ésta capa es IP
(Protocolo de Internet).
d) Capa Acceso a la Red
Esta capa está involucrada con las diferentes tecnologías que son ocupadas en las
redes, convierte los datos en bits, es decir a forma binaria, y es la capa encargada
de encaminar los datos en forma de unos y ceros a través del medio.
Algunos protocolos de esta capa son:
ETHERNET, ARP, ATM, FRAME RELAY, FASTETHERNET, entre otros.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
47
2.6 Topologías de Red.
La topología de red está compuesta por el diseño físico de conexión y el camino
lógico que siguen los paquetes de una red al transmitirse por algún medio de
transmisión.
a) Topología Lógica.
La topología lógica es la forma en la que se accede al medio, existiendo solamente
2 tipos. Por medio de tokens, ósea por turnos y por medios de broadcast que es por
contorsión o competencia. También se le conoce como del máximo esfuerzo.
b) Topología Física
La topología física especifica la forma en que se encuentran alambrados los medios,
y como un ejemplo tenemos los siguientes: Bus, Estrella, Estrella Extendida, Anillo,
Anillo Doble, Malla, Árbol y Celular.
Figura 2.11 Modelo Tcp/Ip
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
48
En la tabla 2.1 se describe brevemente cada topología y su forma en que está
alambrada.
Tabla 2.1 Topologías de red.
Imagen Descripción Nombre
Se caracteriza por tener un único canal de
comunicaciones denominado bus, troncal o
backbone al cual se conectan los diferentes
dispositivos.
Bus
En esta topología las estaciones están
conectadas directamente a un punto central
y todas las comunicaciones se han de hacer
necesariamente a través de éste.
Estrella
Esta topología es igual a la topología en
estrella solo que a diferencia de la topología
en estrella en este cada nodo puede ser el
nodo principal de las demás maquinas.
Estrella
Extendida
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
49
Tabla 2.1 Continuación Topologías de red.
Imagen Descripción Nombre
Cada estación está conectada a la siguiente
y la última está conectada a la primera.
Anillo
Es igual a la topología de anillo, con la
diferencia de que hay un segundo anillo
redundante que conecta los mismos
dispositivos. En otras palabras, para
incrementar la fiabilidad y flexibilidad de la
red, cada dispositivo de red forma parte de
dos topologías de anillo independiente.
Anillo
Doble
Cada nodo está conectado a todos los
otros. Malla
Los nodos están colocados en forma de
árbol. Desde una visión topológica, la
conexión en árbol es parecida a una serie
de redes en estrella interconectadas salvo
en que no tiene un nodo central.
Árbol
Jerárquico
CAPÍTULO 3
TELEFONÍA IP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
53
3.1 Introducción.
Uno de los mayores beneficios para VoIP es algo que atraerá a todos los integrantes
de la organización: ahorros en costo. Una de las primeras promesas de internet fue la
perspectiva de hacer llamadas gratuitas de larga distancia. En teoría, una
computadora codificara las llamadas, las transmitirá por internet y la computadora
receptora las decodificara.
Solo habría la necesidad de un tipo de red, la red IP (internet protocol, protocolo de
internet), esto eliminaría la necesidad de dos redes exclusivas para voz y datos.
El principal problema es de recursos. A fin de que la llamada pueda llegar a su destino,
los paquetes debían recibirse en el orden correcto, o de lo contrario las llamadas por
internet se recibirán como galimatías. Con demasiada frecuencia, los paquetes se
recibían en orden aleatorio. El resultado era la demora, pérdida de paquetes y orden
disperso, lo que con el tiempo hizo que las llamadas fueran difíciles de entender y
revelo que el sistema no era la solución que todos habían esperado que fuera.
3.2 Telefonía IP y tecnología VoIP.
Las llamadas de voz sobre IP a través de internet, o de telefonía por internet, se han
convertido en una manera muy popular de ahorro en las comunicaciones, ya que
resultan muy baratas y, en muchas ocasiones, incluso gratis al hacer uso de las redes
de transporte de datos para la transmisión de la voz, pues todo lo que se requiere es
una conexión a una red IP, como puede ser Internet.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
54
La telefonía IP utiliza tecnología VoIP pero da un paso más simple transporte de la
voz, ya que permite el uso de nuevas aplicaciones que son transportadas al mismo
tiempo por la red de conmutación de paquetes.
La telefonía IP se refiere a la utilización de una red IP ya sea privada o pública por lo
que se prestan los servicios de voz, fax y mensajería vocal. Esta red IP puede ser
utilizada para realizar las llamadas internas de la propia empresa así como las
llamadas externas.
La VoIP es la tecnología usada para el funcionamiento de la telefonía IP sobre todo
redes electrónicas, que gestiona el envío de información de voz utilizando IP. La
información analógica vocal se transforma en paquetes digitales diferenciados que se
envían por la red, del mismo modo que los datos generados por una comunicación de
correo electrónico o en una transferencia de ficheros.
La telefonía IP es pues una aplicación inmediata de esta tecnología lo cual permite la
realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP. Basada en tecnologías
y protocolos de conmutación de circuitos y TCP/IP, eliminando las limitaciones de los
sistemas propietarios y proporcionando incrementos de productividad, escalabilidad y
movilidad.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
55
A diferencia con las llamadas del modelo tradicional en las llamadas de VoIP, se utiliza
la conmutación de paquetes, es un escenario en el que múltiples dispositivos
comparten una sola red de datos, comunicándose mediante el envío de paquetes de
datos entre ellos, que contiene la información de direccionamiento en la que se
especifica la dirección del equipo origen y destino, logrando seguir diversas rutas en
función del estado y congestión de red.
En la secuencia de la fase de establecimiento en una llamada de VoIP se han de
simular los tonos de: invitación de llamada y de ocupado. La misma información de
audio de la llamada necesita ser transformada de analógico a digital en el origen,
fraccionarse en paquetes y ser enviada a través de la red en el formato de los
paquetes. A la llegada de éstos al destino se ha de proceder de forma inversa, para
ser convertidos de digital a analógico. La función de los codificadores (codecs) en
ambos extremos, además de la compresión, es la conversión de analógico a digital y
viceversa.
En la telefonía IP el cambio fundamental se produce en la red de transporte, ya que
ahora ésta tarea se lleva a cabo por una red basada en protocolo IP, de comunicación
de paquetes, por ejemplo, Internet.
a) Características:
La primera característica y la más importante es el costo, una llamada mediante
telefonía VoIP es en la mayoría de los casos mucho más barata que su equivalente
en telefonía convencional.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
56
Esto se debe básicamente a que se utiliza la misma red para la transmisión de datos
y voz, la telefonía convencional tiene costos fijos que la telefonía IP no tiene, gracias
a ello su costo es menor. Usualmente para una llamada entre dos teléfonos IP la
llamada es gratuita, cuando se realiza una llamada de un teléfono IP a un teléfono
convencional el costo corre a cargo del teléfono IP.
VoIP requiere de una conexión eléctrica. En caso de un corte eléctrico a
diferencia de los teléfonos VoIP, los teléfonos de la telefonía convencional
siguen funcionando (excepto que se trate de teléfonos inalámbricos).
Dado que VoIP utiliza una conexión de red, la calidad del servicio se ve
afectado por la calidad de esta línea de datos, esto quiere decir que la calidad
de una conexión VoIP se puede ver afectada por problemas como la alta
latencia o la pérdida de paquetes. Las conversaciones telefónicas se pueden
ver distorsionadas o incluso cortadas por este tipo de problemas.
VoIP es susceptible a virus, gusanos y hacking, a pesar de que esto es muy
raro y los desarrolladores de VoIP están trabajando en la encriptación para
solucionar este tipo de problemas.
3.3 Función de VoIP.
1. Se levanta el receptor y el PBX (Private Branch Exchange, conmutador privado)
genera un tono de marca.
2. El usuario marca el número telefónico.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
57
3. Una vez que se ingresa una cantidad suficiente de dígitos para coincidir con un
patrón configurado de destino, el número telefónico se diagrama en el protocolo
IP. El protocolo IP realiza una conexión con un número telefónico de destino o
con un PBX, que completaría la llamada hasta su destino.
4. Se establece un canal de trasmisión y recepción cuando la aplicación de la
sesión ejecuta un protocolo como SIP (Session Initiation Protocol, protocolo de
inicio de sesión) o el protocolo de sesión H.323.
5. Los códecs se habilitan en ambos extremos de la conexión, y la conversación
se realiza utilizando el conjunto de protocolos RTP/UDP/IP.
6. Una vez que se establece el canal de audio extremo a extremo, se conecta
cualquier indicador de llamada en progreso a través dela ruta de voz.
7. Al concluir la llamada telefónica, la conexión se rompe y las sesiones terminan.
En este punto, cada extremo queda desocupado, en espera de una señal de
descolgado o una llamada de teléfono IP entrante.
En la figura 3.1 se enumeran los pasos que demuestran el funcionamiento de VoIP
Figura 3.1 Los pasos numerados demuestran el funcionamiento de VoIP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
58
Además de transportar los paquetes, la red IP debe asegurar también que la
conversación es transportada por los medios de comunicación, de tal manera que se
escuche con la mejor calidad de voz. Si los paquetes se reciben en un orden diferente
de aquel en que se enviaron, entonces la conversación será confusa, truncada.
El flujo de paquetes de telefonía IP debe convertir a otro formato en un Gateway. Esto
es necesario para propósitos de interoperación con un sistema multimedia basado en
IP, o si la llamada telefónica termina en un sistema convencional de telefonía pública.
3.4 Desarrollo de redes VoIP.
Existen tres tipos básicos de VoIP:
1. Desvío simple de tarifa: es el uso más sencillo para el VoIP es emplearlo para
hacer llamadas telefónicas sin tener que utilizar la red telefónica conectada al
sistema público (PSTN). Esto es ideal si se desea emplear IP para transportar
las llamadas entre distintas oficinas dentro de la red corporativa. El diseño
requiere un cambio mínimo a las infraestructuras existentes de PBX, cableado
y aparatos; su desarrollo es relativamente sencillo y no hay problemas de
integración con la red telefónica conectada al sistema público.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
59
2. Telefonía total IP: encima de los escritorios ya no habrá aparatos telefónicos
convencionales en vez de ello se cambiaran por teléfonos IP que se conectaran
a puertos Ethernet. Se utilizaran los servidores LAN para proporcionar casi
todas las características que el PBX brinda hoy en día.
3. PBX con capacidades IP: esta solución no es tan robusta como una telefonía
total IP, pero se contara con una mezcla de funcionalidades. No es preciso
cambiar los cables o aparatos existentes, sino que se actualizarán el PBX de
manera que los sistemas básicos de la organización podrán hablar los
protocolos de telefonía IP. Los usuarios PBX podrán comunicarse con otros
usuarios de telefonía, pero la limitación es que PBX deberá depender de
gateways de telefonía IP para comunicarse con el sistema telefónico público
convencional.
La solución más sencilla de instrumentar es la desviación simple de tarifa, de modo
que se verá más cerca su funcionamiento y luego se agregaran algunos de los
elementos de los otros dos conceptos de diseño.
3.5 PBX (Private Branch Exchange, central de comunicación privada).
Un PBX es un instrumento que se localiza dentro de una organización y que conecta
las llamadas telefónicas que llegan por líneas troncales de la red telefónica conectada
al sistema público a las extensiones asignadas. Los PBX pueden conmutar las
llamadas a las extensiones que se ubican en otros PBX conectados. Casi todas las
interconexiones de PBX son digitales, e incluso podrían ser circuitos T1, dedicados al
propósito específico de interconectar PBX.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
60
Se trata de canales establecidos sobre Time Division Multiplexing (TDM, multiplexaje
por división de tiempo). Este divide el ancho de banda entre voz y los datos.
El problema de tener líneas exclusivas para voz y TDM para servicios múltiples es que
resulta preciso asignar de manera permanente un ancho de banda para cada circuito
de voz aunque no esté en uso.
a) Tendencias actuales.
Una de las tendencias con mayor aceptación actualmente es la de las centrales con
soporte de VoIP, conocidas como IPBX, que utilizan el protocolo IP para transportar
la información de las llamadas. La gran mayoría de las centrales modernas tiene
soporte de VoIP.
Por otro lado, la aparición de proyectos de Software Libre como Asterisk para la
creación de centrales privadas, ha reducido mucho el costo necesario para adquirir
una central telefónica. Finalmente, otra tendencia que ha adquirido un mercado
importante dentro de las pequeñas y medianas empresas es el de tener la central
dentro del proveedor de telefonía, llamado Centrex.
Sin embargo, debido al alto costo de los equipos, una vez que una empresa ha
adquirido una determinada solución, es probable que permanezca utilizándola durante
tanto tiempo como sea posible.
Es por ello que aún hoy hay viejas centrales electromecánicas en funcionamiento de
manera que se puede considerar que actualmente hay cuatro escenarios posibles
para una central privada:
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
61
Central electrónica de conmutación de circuitos, privada.
Central electrónica, alojada en un proveedor (Centrex).
Central IP privada.
Central IP alojada en un proveedor.
b) Funcionalidades provistas.
Una central privada realiza como mínimo tres funcionalidades básicas:
Establecer conexiones entre dos teléfonos. Esto implica establecer la relación
entre un número y una línea, asegurarse de que la línea no esté ocupada, etc.
Mantener esas conexiones activas durante el tiempo que los usuarios lo
deseen.
Proveer información para contabilidad, como medición de las llamadas y
tarifación
Además de estas funcionalidades básicas, las centrales privadas suelen ofrecer una
gran cantidad de características adicionales, que dependen del fabricante y el modelo
de la central en cuestión.
En los casos de las funcionalidades más complejas, la central ofrece la posibilidad de
conectarse con un equipo adicional que es el que provee las características en sí.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
62
La manera más sencilla de desplegar una solución VoIP consiste simplemente en
conectar las líneas al PBX y conectarse a una unidad separada que convierte las
señales de voz y las de transporte en un formato IP. A éstas unidades se les conoce
como reveladores VoIP y se conectan a un enrutador que las transportará pon una
red IP, como se muestra en la figura 3.2.
En una solución completa de telefonía IP, todos los equipos para el usuario final se
conectan a la LAN. El teléfono que los usuarios utilizaran:
Teléfonos físicos IP.
Teléfonos softphone.
Figura 3.2 La conexión de teléfonos a un revelador VoIP y a un enrutador proporciona conectividad VoIP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
63
Observar la figura 3.3
Al seleccionar un teléfono IP, existen tres puntos que se es preciso tener en cuenta:
Al considerar teléfonos IP de hardware, asegúrese de que el aparato no limitara
su capacidad de integración con el entorno de su máquina de escritorio. Por
ejemplo, necesita asegurarse de que cuenta con suficiente ancho de banda y
puertos de conexión de equipo para soportar a las computadoras y el VoIP.
Asegúrese de que los teléfonos soportan los estándares apropiados de códecs
y señalización.
Asegúrese de que el teléfono y la red podrían compartir prioridades de QoS.
Existen servidores que soportan la telefonía IP.
Figura 3.3 Las llamadas telefónicas IP se conectan dentro y fuera de la red IP con distintos
equipos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
64
Estos servidores proporcionan las funciones básicas de establecimiento de llamadas
y las características avanzadas que los usuarios consideran implícitas en los PBX
tradicionales, como correo de voz, llamada en espera y redireccionamiento de
llamadas.
a) Gateways.
Los gateways sirven como interfaces entre las llamadas telefónicas de la red telefónica
conectada al sistema público y telefonía IP. La red telefónica conectada al sistema
público consta de dos redes separadas: una para transportar las conversaciones de
voz y otra para hacer lo propio con la información de señales utilizando el protocolo
SS7.
b) Servidores.
Una llamada telefónica básica IP ocurre cuando un teléfono IP se conecta con otro.
Sin embargo, existen varias funciones que es preciso administrar, incluidas
características como enrutamiento de llamadas y facturación. Bajo el protocolo H.323,
un portero realiza este conjunto de funciones. Los porteros también incluyen soporte
para temas adicionales como mensajes y conferencias de voz en el mismo servidor
de telefonía IP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
65
3.6 Codificación de VoIP.
La banda vocal, es decir, el conjunto de frecuencias que es posible encontrar en la
señal de la voz está comprendida entre los 20Hz y 20KHz, si bien la mayor parte de
la información que transporta se concentra entre los 300Hz y 3400Hz (Rango de canal
telefónico).
Sin embargo, este tipo de señales no puede transmitirse por sistemas digitales por lo
que habrá que cambiarle el formato y convertirla en una señal digital. Este cambio de
formato implica el muestreo de la señal y posteriormente cuantificación de las
muestras obtenidas. Las muestras de voz cuantificadas habrán de ser codificadas
adecuadamente para su transmisión por el canal de comunicaciones.
3.6.1 Muestreo de VoIP.
El muestreo de una señal consiste en seleccionar todos los valores que toma dicha
señal a lo largo del tiempo, únicamente los de ciertos instantes concretos.
Una de las características de la señal que va a marcar el proceso de muestreo es su
limitación en banda, según el teorema de Nyquist “la frecuencia con que han de
recogerse las muestras de una señal debe ser al menos del doble de su frecuencia
máxima”.
𝑓𝑠 ≥ 2 ∙ 𝑓𝑚𝑎𝑥
Así en el caso de un canal telefónico, 4KHz con las frecuencias de guarda, el muestreo
debe ser a 8000Hz, es decir, una muestra cada 0.125 milisegundos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
66
3.6.2 Cuantificación de VoIP.
El resultado del muestreo es un conjunto de valores de la señal tomados en ciertos
instantes de tiempo, pero la señal sigue siendo continua en amplitud y es necesario
muestrearla también en este dominio. Asignar a cada una de las muestras un valor de
uno de los “M” posibles y mantener ese valor de la señal hasta el siguiente instante
de muestreo (señal en escalones).
Este proceso recibe el nombre de cuantificación y supone la introducción de un error
(ruido cuantificado) que debe controlarse y que es fruto de que ciertos valores de la
señal se eliminen o ajusten al conjunto de valores posibles.
El objetivo de la cuantificación es conseguir que la señal quede representada en
número finito de bits, N, con el que podrán representar hasta 2N-1 valores diferentes.
3.6.3 Codificación de la voz.
Una vez que la señal ya representa un formato digital el paso siguiente es codificarla,
es decir, adaptarla para que sus características sean las idóneas a la hora de
transmitirla por un canal.
En este caso consiste en asignar un código binario a cada uno de los valores discretos
de la señal (con K bits, modifico M valores siendo M=2K).
Tradicionalmente, entornos telefónicos se ha venido utilizando la modulación por
codificación de pulsos o PCM, por lo que cada muestra de voz se representa por 8
bits, que coincide con la velocidad asignada a un canal básico de RDSI.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
67
Si la frecuencia de muestreo se escoge respetando el teorema de Nyquist la
codificación recibe el nombre de G.711. Este códec es el que mayor calidad de la voz
consigue, sin embargo, pero consume mayor ancho de banda.
Una manera de reducir el ancho de banda consumido es disminuir el número de bits
empleados en la codificación.
3.7 CÓDECS.
Códec es la abreviatura de codificador-decodificador. Describe una especificación
desarrollada en software, hardware o una combinación de ambos, capaz de
transformar un archivo con un flujo de datos (stream) o una señal. Los códecs pueden
codificar el flujo o la señal (a menudo para la transmisión, el almacenaje o el cifrado)
y recuperarlo o descifrarlo del mismo modo para la reproducción o la manipulación en
un formato más apropiado para estas operaciones.
Figura 3.4 Señal analógica muestreada dos veces la Fmax.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
68
Los códecs son usados a menudo en videoconferencias y emisiones de medios de
comunicación
Los códecs proporcionan diversas calidades de habla. El códec G.711 es el que mayor
calidad de la voz consigue, sin embargo, el precio que hay que pagar es un mayor
consumo de ancho de banda, pues requiere de 64kbps.
Una manera de reducir el ancho de banda es disminuir el número de bits empleados
en la codificación o tomar frecuencias de muestreo menores que la de Nyquist. El
problema, entonces es la distorsión energética que sufre la señal durante el muestreo.
Sin embargo, conseguir la disminución del ancho de banda nos afectaría en otros
aspectos, como un aumento del retardo y una disminución de la calidad.
Esta calidad no es una cantidad finita, es más bien subjetiva. Lo que una persona
pensaría que es un habla perfectamente clara podría sonar demasiado confuso y
electrónico para otra persona.
La forma de hacer que el subjetivo mundo de la calidad en el sonido sea más subjetiva
es por medio de la Mean Opinion Score (MOS, puntuación de opinión media).
En la tabla 3.1 se muestra las comparaciones de los diferentes códecs, sus tasas de
bits, demora de compresión y calificación de MOS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
69
Tabla 3.1 Comparaciones entre códecs VoIP.
Método de compresión
Tasa de
bits
(Kbps)
Demora de
compresión
(ms)
Puntuación
MOS
G.711 Pulse Code Modulation(PCM,
modulación de código impulso). 64 0.75 4.1
G.726 Adaptive Differrential Pulse Code
Modulation (ADPCM, modulación de
código de pulso adaptativo diferencial).
32 1 3.85
G.728 Low-Delay Code Exited Linear
Prediction(LD-CELP, código de
precisión lineal de bajo retraso).
16 3 a 5 3.61
G.729 Conjugate-Structure Algebraic-
Code-Exited Linear-Prediction (CS-
ACELP)
8 10 3.92
G.729 x 2 codificadores 8 10 3.27
G.729 x 3 decodificadores 8 10 2.68
G.729a CS-ACELP. 8 10 3.7
G.723.1 Multipulse, Multilevel
Quantization (MP-MLQ, cuantización
multipulso, multinivel).
6.3 30 3.9
G.723.1 Algebraic Code Exited Linear
Prediction (ACELP, predicción lineal de
código algebraico excitado).
5.3 30 3.65
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
70
Se usa la tasa de bits para describir la cantidad de datos que se envían por segundo.
Recuerde que cuanto mayor sea ese valor, mejor será la cantidad general. Se
observara que el código con mayor tasa de bits es G.711 que obtuvo la mayor
puntuación de MOS. En segundo lugar se encuentra la demora de compresión. Esta
es la cantidad de tiempo que requiere, en milisegundos, para codificar la señal. Se
trata de un factor muy importante para tomar en cuenta al seleccionar el códec, porque
los tiempos de codificación demasiado prolongado harán que las conversaciones sean
difíciles de entender.
Dependiendo de sus necesidades, habrá que equilibrar estas variables para obtener
la mayor solución.
3.8 Calidad de servicio en VoIP.
El concepto de QoS (Quality of Service, por sus siglas en inglés) representa hoy en
día un elemento fundamental a la hora de hablar de venta y consumo de servicios. Si
bien no es un concepto nuevo, es muy fácil escuchar cada vez más la palabra QoS.
La razón es simple: los consumidores de servicios son cada día más exigentes y la
necesidad de poder cuantificar la calidad ofrecida se ha tornado un tema fundamental.
QoS hace referencia a la capacidad que tiene un sistema de asegurar que se cumplen
los requisitos de tráfico para un flujo de información determinado, y puede definirse
como el valor de un conjunto de parámetros de prestaciones que aseguran al usuario
de un servicio niveles aceptables de calidad.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
71
Como distintos tipos de servicio mantienen características particulares, cada uno
tendrá su propia QoS.
Por ejemplo, para telefonía tradicional se puede definir QoS como el tener un canal
de 64Kbps durante el tiempo que dure la conversación y una disponibilidad de servicio
de 99, 999 %.
En el caso de Internet, las características heterogéneas de los distintos servicios que
transporta hacen del tema calidad de servicio un problema mayor. Es difícil identificar
en cada caso cuales son los parámetros de prestaciones que aseguran niveles
aceptables de calidad.
En el RFC 2475 (An Architecture for Differentiated Services) se establecen algunas
características significativas, cualitativas o estadísticas, a tener en cuenta en la
transmisión de un paquete en una dirección a través de una o más rutas en una red:
caudal (throughput), demora (delay), variación de demora (jitter), pérdidas, etc.
Es conocido que Internet ofrece un único nivel de servicio, Best Effort, donde no existe
una preasignación de recursos, ni plazos conocidos, ni garantía de recepción correcta
de la información. Sencillamente, se ofrece el mejor nivel de servicio posible en ese
momento.
La QoS tiene como objeto solventar los problemas que han ido surgiendo en Internet
y en las redes IP en general ante las nuevas aplicaciones y acceso masivo de
usuarios.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
72
La demanda de servicios garantizados, y el despliegue de aplicaciones multimedia y
servicios síncronos como voz y video en tiempo real, han generado la necesidad de
definir y establecer calidad de servicio en las redes para el buen funcionamiento de
estas aplicaciones.
Para el usuario final, la QoS implica tener un nivel de conexión y servicio en términos
de rapidez, fiabilidad, rendimiento y disponibilidad, además de un servicio de atención
al cliente con respuesta ágil y eficaz.
La VoIP ha migrado el tráfico de voz que de forma tradicional utilizaba como soporte
una red de conmutación de circuitos (RTPC), a una red de conmutación de paquetes.
Esto implica que la información de voz es fragmentada creando un flujo de paquetes
independientes que viajan por diferentes caminos de la red, llegando al destino de
forma desordenada y con diferentes retardos acumulados. Debido a esto, en la
integración de la voz y los datos sobre una estructura única de conmutación de
paquetes, existen algunas limitaciones que deben ser consideradas en el diseño e
implantación de una solución de este tipo:
El ancho de banda necesario para la transmisión de las comunicaciones de
voz.
El retardo con el que llegan los paquetes.
La variación del retardo en la transmisión (jitter).
Las pérdidas de paquetes.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
73
Con el objetivo de mitigar los problemas que generan estas limitaciones, QoS actúa a
diferentes niveles:
Nivel de dispositivo de la red a través del uso de colas, la planificación y la
adaptación del tráfico.
Nivel de señalización para coordinar la QoS de extremo a extremo.
Nivel de gestión para controlar y administrar el tráfico extremo a extremo.
Por tanto, en términos cuantitativos la calidad de servicio se refleja en una serie de
parámetros o factores que pueden ser medidos y ajustados para satisfacer el grado
de servicio demandado.
La codificación no es la única forma de asegurar de calidad de voz. Debido a la forma
en que funcionan las redes IP, es importante que los paquetes que contiene
información VoIP lleguen y se decodifiquen en el mismo orden en que se enviaron, y
sin retrasos mayores a 150 milésimas de segundo (ms). De lo contrario, la
decodificación no tendría ningún sentido.
Para los usuarios de la redes de voz sobre paquetes las diferencias tecnológicas
existentes entre las redes de conmutación de circuitos y de paquetes debe ser
totalmente transparentes, es decir, que de alguna manera hay que conseguir que las
redes de conmutación de paquetes ofrezcan una calidad del servicio telefónico similar
a la de las redes de conmutación de circuitos sin perder sus características propias.
En general, los factores que determinan esta calidad son, por orden de importancia,
Jitter, las perdidas, el retardo y ancho de banda.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
74
a) Jitter.
El tráfico de voz es muy sensible a las variaciones del retardo. En general en cualquier
red de paquetes no es posible garantizar que todos los paquetes de una misma
comunicación sigan el mismo camino.
Como consecuencia, cada paquete llegara al destino atravesando un numero de
destino de nodos de la red y por lo tanto, alcanzar su objetivo con un retardo diferente.
Esta variabilidad del retardo recibe el nombre de JITTER.
b) Pérdidas.
Las pérdidas de paquetes son el resultado del descarte de paquetes que se producen
los nodos de la red como consecuencia de la gestión de dichos nodos. Puesto que en
las redes de conmutación de paquetes no se produce una reserva de recursos previa
al envió de la información de usuario, las pérdidas son inevitables.
El efecto de las pérdidas es una disminución de la calidad de la voz, puesto que faltan
paquetes a la hora de reconstruir la señal vocal. Esta disminución de la calidad tanto
mayor cuanto mayor sea la tasa de compresión del códec.
c) Retardo o latencia.
Es el tiempo invertido por la señal de voz en su viaje desde el origen al destino. Una
de las características más importantes de la voz en su temporalidad, no solo porque
el intervalo de pronunciación de dos silabas determinan su pertenencia a una misma
palabra, sino porque la conversación entre dos interlocutores.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
75
Al estudiar la influencia del retardo en las comunicaciones de voz sobre paquetes son
dos los aspectos que determinan el retardo máximo aceptable y las fuentes de retardo.
El retardo máximo aceptable marca un umbral por encima del cual la calidad de la voz
resultante es inaceptable y la conversación resulta imposible.
d) Ancho de banda.
El ancho de banda de una red puede definirse como la cantidad máxima de
información que la red es capaz de transportar. El primer requisito que debe cumplir
una red de voz sobre paquetes para ofrecer la calidad adecuada es disponer del ancho
de banda suficiente para cursar las comunicaciones de voz. En general, el ancho de
banda medio de la red debe ser tal que:
𝐵𝑊 =𝐵𝑊𝑉𝑂𝑍 + 𝐵𝑊𝑉𝐼𝐷𝐸𝑂 + 𝐵𝑊𝐷𝐴𝑇𝑂𝑆
0.75
De esta manera, nos dejamos un 25% de margen para hacer frente a posibilidades
picos de tráfico.
Rango (ms) Calidad
0-150ms Excelente
150-400ms Bueno-pobre
Más 400ms Inaceptable
Tabla 3.2 Rangos de retardos
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
76
Al dimensionar la red según este criterio, es decir, al garantizar que habrá ancho de
banda suficiente para cursar las comunicaciones, se reduce la probabilidad de que el
retardo, el jitter o las pérdidas tengan un impacto considerable.
3.9 Protocolos VoIP.
Los protocolos usados para llevar las señales de voz sobre la red IP son comúnmente
llamados protocolos de voz sobre IP. El objetivo de VoIP es dividir en paquetes los
flujos de audio para transportarlos sobre redes basadas en IP. Los protocolos de las
redes IP no fueron diseñados originalmente para el transporte en tiempo real de audio
o cualquier otro tipo de flujo de audio/video, por lo que se han creado diversos
protocolos para VoIP, cuyo mecanismo de conexión incluye una serie de
transacciones de señalización entre terminales, que establecen flujos de audio para
cada dirección de la conversación.
3.9.1 H.323.
En el mundo de VoIP, existen varios protocolos importantes. H.323 es una
recomendación general de la Inernational Telecommunications Union (ITU), que
establece los estándares para las comunicaciones multimedia sobre LAN que no
cuentan con un mecanismo QoS.
La norma H.323 en una tecnología importante para las aplicaciones basadas en LAN
para comunicaciones multimedia.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
77
La norma cubre varias tecnologías, incluidos equipos independientes y tecnología de
computadoras personales incrustadas, así como conferencia punto a punto y
multipunto. H.323 aborda funciones de administración y control como control de
llamadas, administración multimedia y administración de ancho de banda.
a) Importancia de H.323.
Existen varias razones por las que H.323 es un protocolo popular para VoIP:
Establece los estándares multimedia para las redes más importantes basadas
en IP. Está diseñado para compensar las altamente variables latencias de LAN
que existen en las redes basadas en IP.
Las LAN de IP son cada vez más poderosas. A partir de velocidades de 10
Mbps, luego 100 Mbps y hoy en día de 1 Gbps, cada vez son más las redes
capaces de proporcionar el ancho de banda que requieren las aplicaciones
H.323.
Si es necesario comunicarse entre dos tipos diferentes de redes, la norma
H.323 permite la funcionalidad de redes de internet.
Con H.323, los administradores de red pueden limitar la cantidad de ancho de
banda de red que esta soporte para las conferencias.
b) Beneficios de H.323.
Estándares de códec: H.323 define los estándares para compresión y
descompresión de los flujos de datos de audio y video.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
78
Esto garantiza que los datos serán legibles si se transmiten entre los productos
de diferentes fabricantes.
Independencia de red: H.323 está diseñado para operar en casi todas las
arquitecturas más comunes de red, las soluciones basadas en H.323 podrán
aprovechar estas capacidades mejoradas.
Independencia de plataforma y aplicaciones: al igual que todos los
estándares H.323 no es dominio exclusivo de ningún proveedor de hardware o
de sistema operativo.
Soporte multipunto: H.323 ya soporta multiconferencias, que pueden soportar
conferencias con tres o más extremos sin requerir equipos especiales.
Administrador de ancho de banda: debido a que el tráfico generado por las
aplicaciones de audio y video consume grandes cantidades de ancho de banda,
existe la posibilidad de saturar aun las redes más robustas.
Soporta de transmisiones múltiples: para las situaciones en que varias
personas recibirán la misma transmisión, H.323 soporta el transporte de
transmisiones múltiples.
Por ejemplo, en caso de un director general que transmite un discurso a varias
oficinas filiales, la transmisión múltiple H.323 envía un solo paquete a todas las
filiales.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
79
Flexibilidad: no todas las computadoras de los usuarios son creadas de igual
manera. Sin embargo, al emplear un equipo compatible con H.323, es posible
conducir conferencias a través de una red que incluya varios extremos.
Conferencias en interconexión: H.323 nos limita a las computadoras
personales. Podrá emplearse en distintos tipos de arquitectura de red, y emplea
tecnología común de códec de diferentes estándares de videoconferencia para
reducir al mínimo las demoras de transcodificacion y, con ello, dar mejoras
resultados.
c) Terminales.
Las terminales son los aparatos en el extremo final que emplean los clientes. La
especificación requiere que todas las terminales soporten comunicación de voz, pero
las de video y datos son opcionales. H.323 especifica la forma en que diferentes
terminales de audio, video y datos trabajan juntos.
Todas las terminales H.323 deben soportar H.245, que es un mecanismo que se
emplea para negociar el uso y las capacidades de uso de canal, las terminales deben
soportar otros tres componentes:
El protocolo Q.931 para la señalización y establecimiento de llamadas.
Resgistration/Admission/Status (RAS, registro/admisión /estado), un protocolo
que se emplea para comunicarse con un portero.
Soporte para RTP/RTCP para la secuencia de paquetes de audio y video.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
80
d) Porteros.
Los porteros son un componente crucial. Un portero es el punto central para todas las
llamadas dentro de su zona y proporciona servicios de control de llamadas a los
extremos registrados.
Los porteros realizan las siguientes funciones:
Reducción de los alias LAN para las terminales y gateways a direcciones IP o
IPX
Administración de ancho de banda. Por ejemplo, si el administrador de red ha
establecido un límite en el número de conexiones concurrentes H.323 o un
umbral en el uso de ancho de banda, es el portero quien puede negarse a
recibir más conexiones una vez que se traspasa el umbral.
Control de acceso a la LAN para terminales y gateways H.323
Los porteros sirven a la función opcional de enrutar las llamadas H.323. Enrutar las
llamadas a través de un portero permite manejarlas con mayor eficacia y eficiencia.,
no es indispensable un portero para un sistema H.323 funcional. Sin embargo, si un
portero está presente en la red, las terminales deben emplear sus servicios de
traducción de la dirección, control de las admisiones y de ancho de banda y
administración de zona.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
81
3.9.2 SIP (Session Initiation Protocol, Protocolo de Inicio de Sesión).
Es un protocolo desarrollado por el IETF (Internet Engineering Task Force) como el
estándar RFC 3261, para la iniciación, moderación y finalización de sesiones
multimedia entre dos pares (unicast) o multipares (multicast). SIP ofrece flexibilidad
para controlar sesiones multimedia, como llamadas de voz y video, videoconferencia,
mensajería instantánea, juegos en línea y telefonía IP. Es un protocolo de la capa de
aplicaciones de la familia TCP/IP; está relacionado estrechamente con el protocolo
SDP (Session Description Protocol).
SIP no es un protocolo de propósito general; su objetivo es ayudar a establecer y
finalizar la comunicación. Se apoya en otros protocolos para lograr una llamada
telefónica, o una sesión de video-conferencia o de mensajería instantánea, etc. Los
protocolos que comúnmente colaboran con SIP son: RTSP (Real-Time Streaming
Protocol) para el control de flujos y sesión, SDP para describir los flujos, RTP/RTCP
para el transporte de datos en tiempo real, y RSVP (Resource Reservation Protocol)
junto a DiffServ (Differentiated Services) para gestionar la calidad de servicio y la
reserva de recursos.
En las redes TCP/IP, las conversaciones que utilizan señalización del tipo SIP hacen
uso de RTP para llevar las conversaciones (flujos de audio/video) de un terminal a
otro. De la misma forma que en una conversación existen dos flujos de voz, en una
conversación en una red TCP/IP se tiene dos flujos de paquetes RTP.
El principal problema que afecta el funcionamiento de RTP son los NAT (Network
Address Translator).
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
82
El efecto de un NAT en VoIP es que no se pueden recibir conexiones iniciadas desde
el exterior; en consecuencia, el que inicia la llamada detrás de un NAT no puede
escuchar a la otra parte. Si los dos comunicantes se encuentran detrás de sus
respectivos NAT, ningún flujo de audio originado llegará a su destino final. Para este
problema ya existen soluciones implementadas en Asterisk
En la tabla 3.3 se muestran las funciones de SIP.
Tabla 3.3 Funcionalidad de SIP.
Función Descripción
Resolver la ubicación de los
extremos de destino
SIP soporta resolución de redirección, mapeo
de nombres y redireccionamiento de llamadas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
83
Tabla 3.3 Continuación Funcionalidad de SIP.
Función Descripción
Establecer las capacidades de
medios de comunicación del
extremo de destino
Esto se logra utilizando el Session Description
Protocol (SDP, protocolo de descripción de
sesión). SIP determina el nivel más bajo de
servicios comunes entre los extremos y las
comunicaciones solo se realizan utilizando las
capacidades de medios de comunicación
soportadas en ambos extremos.
Determinar la disponibilidad del
extremo de destino
Si no es posible completar una llamada por
que el objetivo no está disponible, SIP
determina si el objetivo ya está en el teléfono
o si no respondió en el número asignado de
llamadas, por último, regresa un mensaje
explicando por qué la llamada no tuvo éxito.
Establecer una sesión entre el
extremo de origen y el destino.
Si es posible completar la llamada, SIP
establece una sesión entre los extremos. SIP
también soporta cambios a mitad de llamada,
como la adición de otro extremo a la
conferencia o el cambio de una característica
de medio de comunicación o códec.
Manejar la transferencia y
terminación de llamadas.
SIP soporta la transferencia de llamadas de un
extremo a otro. Durante una transferencia de
llamada, SIP simplemente establece una
sesión a un nuevo extremo y finaliza la sesión
entre la parte transferida y la que transfiere.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
84
SIP es un protocolo de terminal a terminal, lo que quiere decir que no es necesario un
servidor dedicado para administrar las sesiones. En una sesión las terminales se
conocen como User Agents (UA, agentes de usuario). Un UA tiene una de dos
funciones en una conversación:
User Agents Client (UAC, cliente agente de usuario): aplicaciones de cliente
que inician la solicitud de conversación del SIP.
User Agents Server (UAS, servidor agente de usuario): aplicaciones de servidor
que ponen en contacto al usuario cuando recibe una solicitud SIP y luego
devuelve una respuesta en nombre del usuario.
Un extremo SIP puede funcionar como UAC y como UAS, pero en cualquier
conversación solo funciona como uno u otro. Un extremo funcionara como UAC o
UAS, dependiendo de la UA que inicio solicitud.
Los componentes físicos de la red SIP pueden ser divididos en dos categorías: clientes
y servidores.
Los clientes SIP incluyen:
Teléfonos: estos dispositivos pueden actuar como UAC o como UAS.
Gateways: estos dispositivos controlan las funciones de llamadas, que
proporcionan varios servicios, incluida la traducción de funciones entre
extremos de conferencia SIP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
85
Los servidores SIP incluyen:
Servidor Proxy: este servidor proporciona funcionalidades como
autentificación, autorización, control de acceso a la red, enrutamiento.
Los servidores proxy reciben mensajes SIP y los envían al siguiente servidor
SIP en la red.
Servidor de rendimiento: este servidor indica al cliente acerca del siguiente
paso que debe de dar un mensaje. Después, el cliente se pone en contacto con
el servidor del siguiente paso o con el UAS de manera directa.
Servidor de registro: este servidor procesa las solicitudes de los UAC para
registrar su ubicación actual. Con frecuencia, los servidores de registro se
colocan con un servidor proxy o de redireccionamiento.
a) Intercambio de mensajes.
El dialogo entre los clientes y los servidores SIP se basa en el intercambio de
mensajes de texto.
La estructura genérica de un mensaje SIP, ya sea de petición o respuestas, es muy
sencilla: línea de comienzo, una o más cabeceras, una línea vacía que indica el final
de las cabeceras y el cuerpo del mensaje.
Los mensajes de petición son enviados por las entidades cliente a las entidades
servidores. Generalmente, toda petición tiene asociada una respuesta del servidor
como se muestra en la siguiente tabla, excepto el ACK que no requiere respuesta.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
86
Todas las respuestas SIP tienen asociado un código numérico que indica el resultado
interno del servir la petición del cliente.
Tabla 3.4 Peticiones y respuestas SIP.
Peticiones SIP Respuestas SIP
INVITE: mensaje inicial de invitación enviado por el
extremo llamante.
1XX: mensajes de
información.
ACK: respuesta agente llamante ante el mensaje de
aceptación de la llamada por parte del destino. 2XX: éxito.
BYE: señal de terminación de la sesión por parte de
uno de sus participantes. 3XX: mensajes de desvió
CANCEL: cancela una petición pendiente. 4XX: error de petición.
REGISTER: empleado por los usuarios para registrar
su dirección de contacto actual.
5XX: error en el servidor.
OPTIONS: consulta a un agente de usuario acerca de
sus capacidades (ej. codec).
6XX: error general.
INFO: contiene información fuera de banda, como
dígitos DTMF. No aplica
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
87
3.9.3 SDP (Session Description Protocol, Protocolo descripción de
sesión).
SDP es un formato para describir parámetros de inicialización de flujo audiovisual.
Está diseñado para transportar información de la sesión hacia los destinatarios, así
como información de los flujos audiovisuales referentes a la misma.
Permite además asociar más de un flujo audiovisual a una misma sesión; por ejemplo,
en una misma sesión puede existir un flujo para audio y uno más para video o
transferencia de documentos.
SDP es usado exclusivamente para la descripción y negociación de los parámetros
de sesión; no transporta el flujo audiovisual en sí. Fue pensado para trabajar en
conjunto con otros protocolos como SIP, HTTP. El transporte de información acerca
de los flujos audiovisuales permite a los destinatarios participar en la sesión si ellos
soportan dichos flujos. Además, SDP permite la negociación de los parámetros de
flujo tales como la tasa de muestreo de la señal, el tamaño de los paquetes, etc.
La información que SDP incluye en sus paquetes de forma general es la siguiente:
La versión del protocolo.
El nombre de la sesión y su propósito.
El tiempo que la sesión está activa.
Los medios relacionados con la sesión (video, audio, etc.)
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
88
Las direcciones IP y los puertos pertinentes para el establecimiento de la
sesión.
Los atributos específicos de la sesión o de los medios dentro de ella.
3.9.4 RTP/RTCP (Real-time Transport Protocol, Protocolo de Transporte
de Tiempo real/ Protocolo de control Transporte de Tiempo real).
Son los protocolos usados para transportar flujos de audio/video en Telefonía IP. RTP
es utilizado para transportar flujos en tiempo real (real-time streaming) y RTCP para
monitorear la calidad del servicio, así como para transportar información acerca de los
participantes en la sesión. Sus funciones generales son:
Identificación del tipo de carga útil transportada (códecs de audio/video).
Verificación de la entrega de los paquetes en orden (usando marcas de tiempo)
y, si resulta necesario, reordenamiento de los bloques fuera de orden.
Transporte de información de sincronización para la codificación y
decodificación.
Monitoreo de la entrega de la información.
RTP utiliza UDP para el transporte de la información y aprovecha la suma de
verificación (checksum) del mismo para verificar la integridad de los datos. RTCP
también utiliza UDP para enviar paquetes de control hacia todos los participantes de
una sesión.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
89
3.9.5 IAX (Inter-Asterisk Exchange).
El protocolo IAX (ahora referido generalmente como IAX2 por su segunda versión) es
uno de los protocolos utilizados por la centralita Asterisk para manejar conexiones
VoIP entre sus servidores, y clientes VoIP que lo utilizan. IAX es robusto y muy simple
en comparación con otros protocolos. Permite manejar una gran cantidad de códecs
y un gran número de flujos de audio/video, lo que significa que puede ser utilizado
para transportar virtualmente cualquier tipo de datos. Esta capacidad lo hace muy útil
para realizar videoconferencias o presentaciones remotas. IAX utiliza un único puerto
UDP, generalmente el 4569, para comunicaciones de señalización y datos entre
puntos terminales. El tráfico de voz es transmitido en banda (in-band), lo que hace a
IAX2 un protocolo casi transparente a los cortafuegos y realmente eficaz para trabajar
dentro de redes internas. En esto se diferencia de SIP, que utiliza una conexión RTP
fuera de banda (out-of-band) para entregar la información. IAX soporta
entroncamiento (trunking), mediante el cual un sólo enlace permite enviar datos y
señalización por múltiples canales.
El principal objetivo de IAX ha sido minimizar el ancho de banda utilizado en la
transmisión de voz y vídeo a través de la red IP, con particular atención al control y a
las llamadas de voz, y proveyendo un soporte nativo para ser transparente a los NAT.
La estructura básica de IAX se fundamenta el multiplexaje de la señalización y el flujo
de datos sobre un mismo puerto UDP entre dos sistemas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
90
3.10 Las terminales de telefonía IP.
Un terminal telefónico IP es un dispositivo completamente digital y programable que
permite realizar una comunicación de voz o vídeo utilizando el protocolo IP, en una
red LAN o a través de Internet.
Suelen tener más opciones y ventajas que un teléfono convencional; algunos pueden
tener múltiples líneas, incluir cámara de vídeo para realizar videoconferencias, y dan
la posibilidad de configurar la calidad del servicio (QoS) o una LAN virtual (VLAN). La
configuración se realiza mediante un sistema de administración que puede ser
accedido vía Web en una dirección IP asignada para tal fin. Los principales tipos de
terminales de telefonía IP son:
Teléfonos IP. Un teléfono IP suele ser un equipo con forma de teléfono, aunque
con la particularidad de que utiliza una conexión de red de datos en lugar de
una conexión de red telefónica.
Figura 3.5 Teléfono IP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
91
Adaptador ATA (Adaptador de Teléfono Analógico). Son dispositivos que
permiten conectar un teléfono analógico o RDSI a una red de VoIP. Disponen
de un sistema de administración y gestión similar a los teléfonos IP, por lo que
poseen también dirección IP, y las mismas ventajas que cualquier terminal IP.
Teléfonos IP inalámbricos. Son similares a los teléfonos móviles (o celulares)
y permiten utilizar redes inalámbricas para conectarse al servidor de VoIP.
Existen teléfonos móviles con soporte de Wi-Fi y DECT (Digital Enhanced
Cordless Telecommunications) para ser utilizados dentro de una LAN.
Figura 3.6 Adaptador de teléfono analógico.
Figura 3.7 Teléfono IP inalámbrico de la marca CISCO.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
92
Softphone. Es un programa que simula un teléfono convencional, y se instala
en una computadora donde interactúa con micrófonos y auriculares/altavoces.
Hace posible usar la computadora para realizar llamadas a otros softphones o
a otros teléfonos convencionales, como cualquier otro teléfono IP, usando
VoIP. Permite hacer parte de una red de telefonía IP, pero también conectarse
a un proveedor de servicios de telefonía por Internet gratuito o de pago.
Figura 3.8 Teléfono simulado.
CAPÍTULO 4
DESARROLLO
DEL PROYECTO.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
95
4.1 Descripción del sistema telefónico.
La base del proyecto son 2 redes con tecnologías diferentes. Por un lado se tiene
una red LAN que opera mediante VoIp y por el otro está la PSTN.
Mediante el servidor configurado con Asterisk se logra la interacción entre ambas
redes pudiéndose realizar y recibir llamadas en ambos sentidos.
4.2 Elementos de hardware.
La infraestructura es parte esencial en el desarrollo de cualquier proyecto. Siempre
se busca aprovecharla al máximo, viéndose reflejado esto, en la disminución de
costos de operación, optimización de instalaciones existentes, facilidad de
migración, etc.
Figura 4.1 Descripción del sistema telefónico.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
96
4.2.1 Servidores de red.
El término “servidor” hace referencia a los equipos de cómputo que suelen tener
características de software y hardware diferentes a comparación de una
computadora personal. Estas características permiten que dichos dispositivos
trabajen de una forma especializada gracias a la infinidad de herramientas y
servicios con los que cuentan.
El servidor es el encargado de ofrecer recursos compartidos a las estaciones de
trabajo e inclusive a otros servidores que sean parte de una red informática.
Los recursos de hardware y software que el servidor comparte suelen ser recursos
de redundancia de espacio de disco, correo electrónico, servidores de resolución de
parámetros de red, entre otros. Podría decirse que una computadora (estación de
trabajo) es capaz de funcionar como servidor, la diferencia no radica en el hardware
robusto sino en las funciones o servicios que un computador es capaz de procesar.
La necesidad de adquirir servicios de red por parte de los computadores
interconectados entre sí, hace que un equipo específico realice dichas tareas, es
decir, la demanda de la necesidad de recursos en las organizaciones hace que se
instalen equipos robustos y especializados como los servidores.
Cuando existe una necesidad de un servicio de red y éste servicio está dado de
alta en una computadora personal que no resiste la demanda de los solicitantes de
la red, es cuando entra en acción un servidor.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
97
En la figura 4.2 se muestra el esquema cliente – servidor.
Regularmente los servidores tienden a ser robustos en hardware y software por la
demanda de servicios anteriormente mencionados; un servidor suele estar
constituido por componentes más potentes que las estaciones de trabajo
tradicionales. Por ejemplo un servidor tiene más memoria RAM (Memoria De
Acceso Aleatorio), un disco duro de mayor capacidad y con diferente tecnología, un
sistema operativo especializado para ejecutar tareas muy específicas, entre otras.
Tipos de servidores.
Existe un gran avance tecnológico en los ámbitos de las TIC’s (Tecnologías de la
Información y Comunicación), a medida que la tecnología avanza, las exigencias en
las organizaciones también crecen, haciendo un crecimiento mutuo.
Tantas tareas a ejecutar tenga una empresa u organización, es proporcional a los
servicios que debe desempeñar. Hoy en día las tareas largas y complejas las
ejecutan sistemas informáticos (servidores).
En la tabla 3.1 se describen brevemente algunos de los servidores más relevantes
que existen en la actualidad.
Figura 4.2 Esquema Cliente Servidor.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
98
Tabla 4.1 Tipos de servidores.
TIPO DE
SERVIDOR DESCRIPCIÓN
Servidor de
Correo
electrónico.
Es el servidor que almacena, envía, recibe y realiza todas las
operaciones relacionadas con el e-mail de sus clientes.
Servidor Proxy.
Es el servidor que actúa de intermediario de forma que el
servidor que recibe una petición no conoce quién es el cliente
que verdaderamente está detrás de esa petición.
Servidor Web.
Almacena principalmente documentos HTML (son documentos
a modo de archivos con un formato especial para la
visualización de páginas web en los navegadores de los
clientes), imágenes, videos, texto, presentaciones, y en
general todo tipo de información. Además se encarga de enviar
estas informaciones a los clientes.
Servidor de
Base de Datos.
Da servicios de almacenamiento y gestión de bases de datos
a sus clientes. Una base de datos es un sistema que nos
permite almacenar grandes cantidades de información. Por
ejemplo, todos los datos de los clientes de un banco y sus
movimientos en las cuentas.
Servidores
Clúster.
Son servidores especializados en el almacenamiento de la
información teniendo grandes capacidades de
almacenamiento y permitiendo evitar la pérdida de la
información por problemas en otros servidores.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
99
Tabla 4.1 Continuación Tipos de servidores.
TIPO DE
SERVIDOR DESCRIPCIÓN
Servidores
Dedicados.
Como ya expresamos anteriormente, hay servidores
compartidos si hay varias personas o empresas usando un
mismo servidor, o dedicados que son exclusivos para una sola
persona o empresa.
Servidores
de Imágenes.
Recientemente también se han popularizado servidores
especializados en imágenes, permitiendo alojar gran cantidad
de imágenes sin consumir recursos de nuestro servidor web
en almacenamiento o para almacenar fotografías personales,
profesionales, etc. Algunos gratuitos pueden ser:
www.imageshack.us
www.theimagehosting.com
www.flickr.com de Yahoo.
picasaweb.google.com de Google.
Sistemas operativos para servidores.
Los sistemas operativos basados en plataformas de servidor tienen la principal
característica de ser multitareas, éstos trabajan en conjunto con el hardware,
software y controladores.
Los entornos de sistemas operativos más comunes son: Novell NetWare, Microsoft
Windows y UNIX – Linux.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
100
a) Novell Netware.
Es un sistema operativo diseñado por Novell Data System a finales de la década de
los 70 a partir de UNIX y CP/M. En principio gestionaba terminales no inteligentes
que se conectaban a un equipo servidor donde se realizaban todas las operaciones.
Sus principales aportaciones fueron la utilización de un servidor de archivos en lugar
de un servidor de discos, la utilización de un PC IBM y la independencia del tipo de
hardware sobre el que se instalara el sistema operativo. Una red Novell se compone
de un equipo servidor con el sistema operativo Novell NetWare instalado y una serie
de estaciones de trabajo con distintos sistemas operativos (Windows, Linux, etc.) y
sobre los que se instala una aplicación de Novell para que se pueda acceder al
servidor de red NetWare
Las redes Novell permiten una gran flexibilidad a la hora de su configuración, así
NetWare 5.1 puede soportar redes conectadas por módems con miles de equipos,
así como ordenadores mainframe hasta mini ordenadores, múltiples servidores de
archivos, etc.; siendo a la vez capaz de funcionar en cualquier topología.
A pesar de su gran eficacia, las redes Novell se encuentran en desventaja con
respecto a otros tipos de redes, sin embargo, se debe más a un error en las políticas
de implantación y promoción que a su calidad.
b). Microsoft Windows.
Desde la primera versión de Windows NT 3.1 los sistemas operativos servidores
han sufrido una gran evolución.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
101
La utilidad de las redes de ordenadores y sus ventajas han provocado un enorme
crecimiento de las redes, en número y extensión. Redes mayores requerían
mayores prestaciones y requisitos de administración y seguridad.
Windows ha mantenido una carrera en el diseño de sistemas operativos servidores
aportando ideas que han inspirado a otras empresas del mismo modo que distintas
versiones de Windows pueden haber adaptado ideas de otros sistemas de red. Los
S.O. (sistemas operativos) de servidor de Windows son muy similares en su
arquitectura a los S.O. clientes, el núcleo es prácticamente idéntico, sin embargo,
se caracterizan por incorporar servicios añadidos.
Por ejemplo, en la última versión de Windows 2003 Server se incluyen, entre otros,
los siguientes servicios:
Servidor de archivos e impresión.
Servidor Web y aplicaciones Web.
Servidor de correo.
Terminal Server.
Servidor de acceso remoto/red
privada virtual (VPN).
Servicio de directorio, Sistema de
dominio (DNS), y servidor DHCP.
Servidor de transmisión de
multimedia en tiempo real
(Streaming).
Estos servicios deben ser aprovechados por las estaciones de trabajo que se
conectan a la red controlada por este servidor.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
102
c). UNIX – LINUX.
Linux es un sistema operativo completo, multitarea y multiusuario. Esto significa que
pueden trabajar varios usuarios simultáneamente en él, y que cada uno de ellos
puede tener varios programas en ejecución.
4.2.2 Dispositivos empleados en la implementación.
Para fines del presente proyecto de acuerdo a las posibilidades y facilidades
concedidas, se ideó un escenario lo más cercano posible a un entorno real, cuyos
elementos se listan a continuación (figura 4.4).
PC Desktop Compaq Presario SR1015LA. Computadora de escritorio
comercial, la cual funge como servidor.
Switch Enterasys A2H124-24P. Segmenta los dominios de colisión a nivel
LAN.
Access Point (AP) Huawei HG-530. Su función principal es facilitar la
conexión al servidor a dispositivos que cumplan con el estándar IEEE 802.11
b/g/n.
Figura 4.3 Sistemas Operativos para Servidores.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
103
Teléfonos Ip AVAYA 4602SW. Utilizados para demostrar que el sistema
telefónico en cuestión opera con normalidad al emplear este tipo de
terminales.
Computadoras portátiles y celulares de diferentes fabricantes. La
finalidad es que mediante software, se puedan configurar como extensiones.
Tarjeta Fax – Modem Motorola de 56k con chip 62802. Mediante su puerto
FXO permite procesar en el servidor la señal de voz en forma digital.
Figura 4.4 Dispositivos utilizados en la implementación.
Para mayores referencias sobre las especificaciones de los dispositivos, consultar
anexo A.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
104
4.3 Elementos de software.
Hoy en día existen aplicaciones o suites de paquetería prácticamente para todo, lo
cual facilita las tareas cotidianas de los seres humanos. Dichos programas van de
la mano con los elementos de hardware seleccionados para poder tener un correcto
desempeño de los dispositivos en cuestión.
En el mercado existen gran variedad de soluciones, algunas de pago y otras no,
quedando a elección de los diseñadores utilizar alguna presentación en particular
de acuerdo a las necesidades.
4.3.1 Software de código abierto.
El software libre tiene la característica de poder ser usado, copiado, modificado y
distribuido en forma gratuita o por pago. En este contexto, libre, es una traducción
literal de free que no significa gratis, más bien se refiere a la libertad de expresión.
Por otro lado, que sea de código abierto (open source) quiere decir que se
redistribuyen las copias del software y se mejora el programa trabajando en
colaboración sin restricción alguna.
Los resultados más conocidos son la famosa INTERNET y LINUX; internet está
constituido por software libre (el protocolo Tcp/Ip, lenguaje HTML, los navegadores
y las páginas www.); la historia de Linux (competencia de Windows) ha
evolucionado considerablemente brindado servicios en el mercado de servidores.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
105
En los últimos años, las aplicaciones de software libre han involucrado las áreas de
aplicación más conocidas: la oficina, la automatización, la información, la
informática integrada y las telecomunicaciones. Gracias también a la cooperación
del gobierno, el open source se ha extendido en todo el mundo.
Las aplicaciones que han existido desde hace un tiempo y que su desarrollo está
basado en los derechos reservados, es decir que se tiene que pagar al autor para
poder usar el producto, están siendo superadas por el software de código abierto el
cual funciona exactamente de la misma forma que las anteriores, la gran diferencia
radica en el escaso uso del licenciamiento.
Existe un gran cuestionamiento sobre el uso de forma libre de las distintas
aplicaciones open source, puesto que en algunas ocasiones existen versiones de
pago para ciertas plataformas. Cabe señalar que los beneficios del open source
radican en poder utilizar dichas aplicaciones sin pagos de por medio. Lo que
realmente llega a tener un costo, es el soporte. Un ejemplo clásico de estos casos
son las versiones desarrolladas para servidores (Red Hat Enterprise Server es una
de ellas).
El soporte que el usuario paga en una distribución de open source se refiere al
mantenimiento del software adquirido, es decir, el pago va orientado a los ingenieros
de software que se encargan de desarrollarlo; claro está que por más libre que sea
un software, detrás de él existen muchas personas que dedican su tiempo al
desarrollo de esas aplicaciones.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
106
Cuando se efectúa el pago de este producto, la empresa (desarrolladores) está
comprometida con el comprador a brindarle soporte respecto a la distribución que
adquirió. Soporte en todos los ámbitos (errores, actualizaciones, compatibilidad,
etc.) y en cualquier momento.
Como conclusión podemos decir que una cosa es el software open source y otra
muy diferente el soporte que debemos pagar para mantener dicho software siempre
actualizado.
4.3.2 Introducción a Linux
La primera versión de UNIX, llamada Unics, fue escrita en 1969 por Ken Thompson.
Más adelante, los laboratorios Bell, el MIT y General Electric se involucraron en la
creación del sistema Multics, grande en tamaño, y el primer sistema de tiempo
compartido que incluía muchas ideas innovadoras acerca de sistemas operativos.
A pesar de las capacidades de Multics, Thompson y algunos colegas pensaban que
era demasiado complicado. Su idea era demostrar que se podía construir un
sistema operativo que proporcionara un ambiente de desarrollo cómodo de una
forma más simple. Afortunadamente, tuvieron un éxito admirable en el desarrollo de
esta idea; no obstante, UNIX es irónicamente mucho más complicado de lo que
Multics nunca llegó a ser.
En 1970 Dennis Ritchie diseñó y escribió el primer compilador de C para proveer un
lenguaje que pudiera ser usado para escribir una versión portátil del sistema.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
107
Para 1973 Ritchie y Thompson reescribieron el kernel de UNIX, el corazón del
sistema operativo, en C.
Inicialmente se otorgaron licencias gratuitas para utilizar UNIX a universidades con
propósitos meramente educativos (en 1974).
Después de varias versiones, fue hasta la séptima edición (los números de edición
hacen alusión a las ediciones del manual de referencia de UNIX), liberada por los
laboratorios Bell en 1979, donde se logró la meta deseada: portabilidad; esta edición
fue la que sirvió como punto de partida para la generación de este nuevo y
maravilloso mundo: el mundo UNIX. Ésta es considerada la edición clásica de UNIX.
Las dos vertientes más fuertes creadas a partir de esta edición de UNIX son: System
V (no confundirlo con la quinta edición) y el sistema BSD (Berkeley Software
Distribution).
A pesar de que ambos sistemas surgieron de la misma influencia y comparten
muchas características, los dos sistemas se desarrollaron con personalidades muy
distintas. System V es más conservador y sólido; mientras BSD es más innovador
y experimental. System V era un sistema comercial, mientras que BSD no.
En el ámbito académico, el servicio al que acceden los estudiantes y la mayoría de
los profesores es utilizando una implementación de UNIX, Linux, con computadoras
conectadas en una red, por lo que todo lo que sucede entre los estudiantes y las
computadora será en el contexto de esta red.
Sistemas compatibles UNIX libres, tales como Linux y FreeBSD han hecho de UNIX
un sistema al alcance de cualquiera.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
108
Dichos sistemas proveen excelente rendimiento y vienen con un conjunto de
características y herramientas estándar de UNIX. Son tan robustos que incluso
muchas empresas han basado su desarrollo en alguno de ellos.
LINUX es una versión de UNIX libre, originada por Linus Torvalds en la Universidad
de Helsinki en Finlandia.
Fue inspirado por Minix – escrito por Andrew Tanenbaum – y sigue más o menos
las convenciones de System V. su desarrollo ha sido llevado a cabo por
programadores (hackers, wizards) de todo el mundo, coordinados por Linus a través
de internet.
a) Características generales de los sistemas UNIX – LINUX.
Todo el software distribuido por GNU se libera bajo la licencia GPL (General Public
License o Licencia Pública General). De acuerdo con los términos de esta licencia,
cualquiera puede modificar el software y redistribuir su propia versión. La restricción
principal es que obliga a redistribuirlo incluyendo el código fuente.
UNIX es un sistema operativo multiusuario y multitarea, es decir, permite a muchos
usuarios conectarse al sistema y cada uno de estos usuarios puede ejecutar varios
programas a la vez. Lo anterior tiene sustento en los siguientes conceptos:
Sistemas de tiempo compartido. Significa que las computadoras que
trabajan con UNIX pueden aceptar más de un usuario al mismo tiempo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
109
La computadora principal (la parte del hardware que ejecuta realmente la
mayoría del trabajo) recibe el nombre de computadora anfitrión. Una de las
tareas del sistema operativo es asegurar que los recursos de la computadora
anfitrión se compartan entre todos los usuarios.
La característica que más resalta de Linux es que un grupo de personas puede
trabajar con la misma versión de la misma aplicación al mismo tiempo, desde
el mismo terminal o desde terminales distintos.
Una terminal básica consta de una pantalla, un teclado y algunas cosas más.
Casi todas las computadoras anfitrión cuentan con una pantalla y un teclado,
que son parte de la computadora. En UNIX, teclado y pantalla son solo otra
terminal. Sin embargo, dichas partes reciben el nombre especial de consola.
Sistemas multiusuario. Muchas computadoras anfitrión están conectadas
directamente a las terminales. No obstante, hay muchos centros de cómputo
que ofrecen una variedad de computadoras anfitrión. En tales casos, la
terminal podría estar conectada a una terminal especial, denominada servidor.
Básicamente todos los sistemas UNIX aceptan varios usuarios a la vez. No
obstante, algunas computadoras UNIX sólo pueden ser usadas por una
persona simultáneamente y son mejor conocidas como estaciones de trabajo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
110
Esto no significa que la estación de trabajo no tenga capacidades multiusuario
o multitarea; la estación de trabajo es una maquina con capacidades limitadas
tanto como en espacio de disco duro como en velocidad de procesamiento,
razón por la cual es conveniente que sólo una persona la utilice.
Sistemas Multitarea. Describen la capacidad de ejecutar muchos programas
al mismo tiempo sin detener la ejecución de cada aplicación.
Linux se basa en la multitarea prioritaria donde cada programa tiene
garantizada la oportunidad de ejecutarse, y se ejecuta hasta que el sistema
operativo da prioridad a otro programa para ejecutarse.
En Linux, el microprocesador sólo es capaz de hacer una tarea a la vez, pero
las realiza en tiempos tan cortos que no los notamos y es en sus "ratos libres"
donde se dedica a ejecutar otras tareas que se le hayan pedido.
Además de estas propiedades, Linux se caracteriza por:
Multiplataforma: corre en muchas CPU’s distintas, no sólo Intel.
Protección de la memoria entre procesos, de manera que uno de ellos no
pueda colgar el sistema.
Carga de ejecutables por demanda: Linux sólo lee de disco aquellas partes
de un programa que están siendo usadas actualmente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
111
Política de copia en escritura para la compartición de páginas entre
ejecutables: esto significa que varios procesos pueden usar la misma zona
de memoria para ejecutarse. Cuando alguno intenta escribir en esa memoria,
la página (4Kb de memoria) se copia a otro lugar. Esta política de copia en
escritura tiene dos beneficios: aumenta la velocidad y reduce el uso de
memoria.
La memoria se gestiona como un recurso unificado para los programas de
usuario y para la caché de disco, de tal forma que toda la memoria libre puede
ser usada para caché y ésta puede a su vez ser reducida cuando se ejecuten
grandes programas.
Consolas virtuales múltiples: podemos entrar como diferentes usuarios de la
máquina o como el mismo usuario y trabajar en distintas consolas virtuales.
Es como si en el mismo ordenador tuviéramos varias terminales.
Soporta TCP/IP, incluyendo ftp, telnet, NFS, etc.
Software cliente y servidor Netware disponible en los núcleos de desarrollo.
Ofrece 2 formas de interactuar con la computadora (dependiendo de la
versión instalada), ya sea mediante interfaz gráfica de usuario o haciendo
uso de una interfaz de línea de comandos.
Se puede tener muchos escritorios. Su base es el sistema de ventanas x, que
es un sistema que provee los elementos básicos para que se dibujen las
ventanas y se interactúe con ellas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
112
Existen otras posibilidades como exportar todo el escritorio desde otra
computadora o exportar sólo algunas ventanas.
b) Sistema de archivos.
El sistema de archivos es la forma en que los usuarios y el S.O. organizan su
información. Este consta de un conjunto de archivos, cada uno de los cuales tiene
un nombre llamado nombre de archivo. Hay 3 clases de archivos:
Archivos regulares. Aquellos que contienen información.
Directorios o carpetas. Contienen un conjunto de archivos. Los conjuntos
de archivos se identifican por el nombre del directorio que los agrupa.
Archivos especiales de varias clases:
a. Archivos especiales de dispositivo, que proveen acceso a dispositivos
tales como terminales o impresoras.
b. Archivos especiales primero en entrar, primero en salir o cola (FIFO por
sus siglas en inglés), a veces llamados named pipes, que proveen un
canal para la comunicación entre procesos independientes y que tienen
un nombre asociado.
Unix organiza su sistema de archivos como una jerarquía de directorios. La jerarquía
de directorios es un árbol, pero dibujado como un árbol de cabeza o de lado. Un
directorio especial, root, es la raíz de la jerarquía.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
113
Un directorio puede contener subdirectorios, archivos regulares y archivos
especiales. Unix trata a los subdirectorios como tipos particulares de archivos. Si se
despliegan los contenidos de un directorio, los subdirectorios se listan junto con los
demás archivos.
Unix ve a un archivo, no importando su tipo, como una sucesión de bytes,
almacenados en dispositivos externos como un disco duro, un CD o una unidad de
almacenamiento USB. Los programas que usan al archivo identifican cualquier
estructura interna que el archivo pueda tener.
Un nombre de archivo puede tener hasta 255 caracteres en la mayoría de los
sistemas. El nombre de un archivo puede contener cualquier carácter excepto ‘/ ’ o
el carácter nulo; sin embargo algunos otros como ‘&’ y ‘ ’ (espacio en blanco) pueden
causar problemas por sus significados especiales para su interpretación en la línea
de comandos.
Cabe señalar que los nombres de archivos son sensibles a las mayúsculas y
minúsculas.
Por convención, los archivos cuyo nombre comienza con un punto (‘.’), llamados dot
files, por lo general se usan como archivos de configuración para programas.
Algunos programas esperan que sus archivos de entrada y salida estén compuestos
de un identificador seguido de un punto y luego una extensión.
En general es una convención muy útil para el usuario el ocupar extensiones en los
nombres de sus archivos para identificarlos fácilmente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
114
Como ya se mencionó, en Unix, los archivos se almacenan en una estructura
jerárquica de árbol, cuyo primer nivel es el directorio raíz, denotado por el carácter
‘/ ’. Dicho directorio almacena todos los archivos del sistema, que a su vez pueden
ser directorios.
En los sistemas Unix, cada usuario tiene un directorio personal, en el cual almacena
sus archivos. Este directorio se conoce como el hogar (home). Una vez que se inicia
sesión, cada programa que se ejecuta se encuentra situado en un directorio de
trabajo. El Shell inicia por omisión, en el directorio hogar del usuario.
c) Distribuciones LINUX
Al ser Linux un sistema de libre distribución, se pueden encontrar todos los ficheros
y programas necesarios para su funcionamiento en multitud de servidores
conectados a internet. La tarea de reunir todos los ficheros y programas necesarios,
así como instalarlos en el ordenador y configurarlo, puede ser una tarea bastante
complicada. Por esto mismo, nacieron las llamadas distribuciones de Linux,
empresas y organizaciones que se dedican a hacer el trabajo "sucio" para beneficio
y comodidad de los usuarios.
Una distribución es una recopilación de programas y ficheros, organizados y
preparados para su instalación.
Estas distribuciones se pueden obtener a través de Internet, o comprando los CD
de las mismas, los cuales contendrán todo lo necesario para instalar un sistema
Linux bastante completo y en la mayoría de los casos un programa de instalación
que nos ayudará en la tarea de una primera instalación.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
115
Casi todos los principales distribuidores de Linux, ofrecen la posibilidad de obtener
sus distribuciones, vía FTP (sin cargo alguno).
A una distribución de Linux también se le conoce como distro y es sólo una
abreviatura de la palabra distribución. Regularmente las distros son sistemas
operativos completos, pero también existen aplicaciones que se pueden instalar
dentro de los sistemas operativos y que además también son open source.
En la red hay un sinfín de distros que se adaptan a las necesidades de los usuarios,
existen distribuciones basadas en cliente – servidor, servidor, escritorios, etc.
Algunas de las más importantes son:
Debian. Distribución con muy buena calidad. El proceso de instalación puede
ser complicado aunque posee gran estabilidad. Su página oficial es:
www.debian.org.
Ubuntu. Distribución basada en Debian, con lo que esto conlleva, centrada en
el usuario final y facilidad de uso. Muy popular y con mucho soporte en la
comunidad. El entorno de escritorio por defecto es GNOME. Su página oficial
es: www.ubuntu.com.
Red Hat Enterprise. Esta es una distribución de buena calidad, contenidos y
soporte a los usuarios por parte de la empresa que la distribuye.
Es necesario el pago de una licencia de soporte. Enfocada a empresas. Su
página oficial es: www.redhat.com.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
116
Fedora. Esta es una distribución patrocinada por Red Hat y soportada por la
comunidad. Fácil de instalar y buena calidad. Su página oficial es:
www.fedoraproject.org.
Mandriva. Esta distribución fue creada en 1998 con el objetivo de acercar el
uso de Linux a todos los usuarios, en un principio se llamó Mandrake –Linux.
Facilidad de uso para todos los usuarios. Su página oficial es
www.mandriva.com.
En la figura 4.5 pueden observarse los logotipos de las distribuciones antes
mencionadas.
Figura 4.5 Distribuciones de Linux.
d) LINUX vs WINDOWS para su uso en servidores.
Una de las grandes razones para utilizar Linux (aparte de ser open source) es que
son sistemas operativos muy fiables, ideales para las redes puesto que fueron
diseñados desde internet y para internet. Por otro lado, el sistema es más seguro
ya que al disponer del código fuente, cualquiera puede darse cuenta de algún fallo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
117
La única desventaja que tiene Linux frente a Windows es la incompatibilidad de
software para el hardware que ocupan los usuarios de Windows, esto se debe a que
ninguno de los dos sistemas operativos son totalmente compatibles con el
hardware, a pesar de que Windows se acerca más, los dos están cerca de
conseguirlo. Aunque Linux no está detrás de ninguna casa comercial, gracias a su
elevada popularidad, ofrece una alta compatibilidad y actualizaciones frecuentes.
Windows al ser parte de Microsoft intenta ofrecer una gran cantidad de drivers ya
que su gran poder económico hace que las empresas mismas de hardware creen
sus propios drivers.
e) Aplicaciones open source en LINUX.
Como ya sabemos la mayoría de los distros de Linux son open source, por tanto
podemos decir que casi todas las aplicaciones que se instalan en Linux son también
de tipo open source.
Se pueden mencionar algunas aplicaciones en Linux:
Open Office.
Es una suite ofimática gratuita que destaca por su elevada compatibilidad. Está
desarrollado bajo el proyecto de código abierto de open Office e incorpora todas las
utilidades imprescindibles en este tipo de paquetes. Es muy similar a Microsoft
Office de Microsoft.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
118
The Gimp
GIMP es el acrónimo para GNU Image Manipulation Program o Programa de
manipulación de imagenes.
Es un programa libre apropiado para tareas como retoque fotográfico, y composición
y edición de imagen. Es especialmente útil para la creación de logotipos y otros
gráficos para páginas web.
Tiene muchas de las herramientas y filtros que se esperaría encontrar en programas
comerciales similares, así como algunos interesantes extras.
Thunderbird.
Thunderbird es una aplicación open-source multi-plataforma para el manejo tanto
del correo electrónico como de los grupos de noticias.
Es una aplicación de correo electrónico local (en lugar de una herramienta de correo
electrónico vía web), muy potente y fácil de utilizar.
Brasero.
Es un programa de grabación de discos para linux, que realiza cuatro operaciones
de grabación: copiado de discos CDs y DVDs, grabación de datos, grabación de
audio y grabación de imágenes de disco.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
119
4.3.3 Asterisk.
Asterisk es una implementación de código abierto que sustituye una central PBX
(Private Branch Exchange o Red Privada de Telefonía), es decir como una central
tradicional. Por lo anterior, es el líder mundial en plataformas de telefonía de código
abierto ya que a través de software puede convertir un ordenador de propósito
general en un sofisticado servidor de comunicaciones VoIP.
Este sistema de centralita IP es utilizado por empresas de todos los tamaños para
mejorar su comunicación, incluyendo a Google, Yahoo, IBM, e incluso el Ejército de
EE.UU.
Asterisk permite tener un determinado número de teléfonos conectados un servidor
el cual tenga establecida la aplicación y todas las configuraciones necesarias para
realizar llamadas entre los mismos teléfonos de la misma red; además la aplicación
es compatible con otras tecnologías como la PSTN (Public Switched Telephone
Network o Red Telefónica Público Conmutada), lo que hace que la aplicación se
convierta en una solución hibrida.
Su nombre hace referencia a un asterisco (*), que es compatible para plataformas
Unix/Linux, Mac, Solaris y Dos. Siendo más estable en open source ya que la
aplicación fue desarrollada en una plataforma de ese tipo.
Otro hecho destacable es que Asterisk trabaja en conjunto con los protocolos tcp/ip,
suministrando los servicios mediante protocolos ip y códecs.
La página oficial de Asterisk es www.asterisk.org.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
120
a) Licencia.
Asterisk ha sido desarrollado con una doble licencia, por una parte posee una
licencia de software libre como es GPL que está orientada principalmente a proteger
la libre distribución, modificación y uso de software. Además de poseer una licencia
libre, permitir ejecutar código cerrado o patentado, tal y como ocurre con el códec
g729.(Aunque el códec g729 puede trabajar tanto de forma libre o patentada).
b) Breve historia.
Esta aplicación fue desarrollada por el estudiante universitario Mark Spencer en
1999, él creo una empresa llamada LSS (Linux Support Services o Servicio de
Soporte de Linux), comenzó a dar soporte en diversos servicios instalados en
sistemas Linux. A medida que fue creciendo la empresa, surgió la necesidad de
crear un software que pudiera sustituir la centrales telefónicas que existían en ese
entonces, en esa etapa fue donde comenzó a desarrollar Asterisk.
En el año 2002 cambio el nombre de la empresa LSS (Linux Support Services o
Servicio de Soporte de Linux) a Digium, empresa que actualmente desarrolla
Asterisk, evidentemente la aplicación sigue creciendo notablemente en los últimos
años.
Digium también desarrolla hardware para telefonía ip, soluciones empresariales
basadas en Asterisk, su página oficial es www.digium.com.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
121
c) Finalidad
Asterisk fue desarrollado con la finalidad de intercambiar voz entre: teléfonos
normales (analógicos) y teléfonos ip por medio de una interfaz de conversión
analógico-digital, gateways, servidores con Asterisk, teléfonos basados en software
también llamados softphone, estos teléfonos regularmente se bajan de la web
habiendo versiones gratuitas y versiones comerciales.
Interconexión con routers, plantas empresariales como Avaya o Nortel y dispositivos
móviles, todo a través de Asterisk.
El software básico de Asterisk incluye bastantes características, previamente
disponibles en sistemas PBX propietarios, tales como: buzón de voz, conferencias
de llamadas, respuesta interactiva y distribución automática, entre otras
características;
Los usuarios pueden agregar funciones de varias formas, desarrollando scripts en
el lenguaje propio de Asterisk, que posteriormente serán interpretados por éste;
añadiendo módulos personalizados escritos en C; o escribiendo en otros lenguajes.
Para conectar teléfonos tradicionales a un servidor Linux ejecutando Asterisk, o
para tener acceso a la PSTN, el servidor debe estar equipado con cierto hardware
ya que un modem no es suficiente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
122
Digium y otras empresas venden tarjetas con interfaz pci para conectar líneas
telefónicas, líneas TI o E1, y otros servicios ya sean analógicos o digitales
conectados al servidor.
El mayor interés que recibe Asterisk se debe, en parte al soporte que presenta ante
un amplio rango de protocolos de VoIP (Voice Over Internet o Voz por Internet),
incluyendo SIP (Session Initiation Protocol o Protocolo de Inicio de Sesiones) y
H.323. Asterisk, puede interoperar con teléfonos SIP actuando como un servidor
de registro y como puerta de enlace entre la tecnología IP (Internet Protocol o
Protocolo de Internet) y la PSTN.
Los desarrolladores de Asterisk también han desarrollado un protocolo llamado IAX
(Inter Asterisk eXchange protocol o Protocolo de Intercambio Asterisk) para una
eficiente comunicación entre servidores Asterisk.
Asterisk permite gradualmente migrar sistemas tradicionales hacía nuevas
tecnologías. Algunas empresas están usando servidores Asterisk en sustitución de
los PBX; otras para proveer características novedosas que se pueden hacer con la
aplicación de open source, algunas otras sólo migran a sistemas Asterisk para la
reducción de costos, transportando llamadas de larga distancia a través de internet.
La Figuera 4.6 ilustra estas ideas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
123
d) Asterisk frente a otras soluciones.
Asterisk es una plataforma telefónica de código abierto (GPL) que revolucionó el
mundo de las comunicaciones IP frente a las tradicionales soluciones de grandes
corporaciones como Cisco, Nortel, Ericsson, siemens, Etc., caracterizadas por su
falta de transparencia hacia el usuario, sus protocolos propietarios y cerrados, así
como su elevado coste.
De hecho se puede catalogar a Asterisk como una plataforma convergente por
cuanto que unifica muchos de los servicios que, tradicionalmente, se ofrecían por
separado y/o en sistemas no integrados.
Asterisk es una solución completamente software y corre bajo GNU/LINUX. Esta
configuración le confiere una robustez innata para desplegar servicios típicos de los
sistemas tradicionales, pero aportando mucha más flexibilidad
4.3.4 Softphones.
Las tablas 4.2 y 4.3 describen las principales características de los softphones
utilizados.
Figura 4.6 Asterisk sobre Internet.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
124
Softphone TWINKLE
Tabla 4.2 Descripción Softphone. TWINKLE
Características Descripción
Protocolos soportados SIP
Códecs Soportados
G.729 a/b
G.711 u/a/law
GSM
G.726
Speex
Acceso Estaciones de trabajo (software)
Correo de Voz Si
Contestador Automático Si
Número de líneas 2
Softphone ZOIPER
Tabla 4.3 Descripción Softphone ZOIPER
Características Descripción
Protocolos soportados SIP, IAX2, STUN
Códecs Soportados G.711 u/a/law
GSM
Speex
iLBC
Acceso Estaciones de Trabajo (Software).
Correo de Voz Si
Contestador Automático Si
Número de líneas 2
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
125
4.4 Protocolos de transporte.
En base al modelo OSI estos protocolos trabajan en la capa 4, cumpliendo la función
de segmentar en tramas los paquetes.
4.4.1 Protocolo TCP (transfer control protocol, protocolo de control de
transmisión).
TCP es un protocolo de transporte orientado a la conexión y a la confiabilidad de los
datos que transporta, una de sus características principales es la seguridad que
puede brindar cuando se establece una conexión;
Posibilita la administración de datos que vienen del nivel más bajo del modelo, o
van hacia él, (es decir, el protocolo IP). Cuando se proporcionan los datos al
protocolo IP, los agrupa en datagramas IP.
Durante una comunicación usando el protocolo TCP, las dos máquinas deben
establecer una conexión. La máquina emisora (la que solicita la conexión) se llama
cliente, y la máquina receptora se llama servidor. Es por ello que se hace referencia
al esquema cliente-servidor.
Las máquinas de dicho entorno se comunican en modo en línea, es decir, que la
comunicación se realiza en ambas direcciones.
Para posibilitar la comunicación y que funcionen bien todos los controles que la
acompañan, los datos se agrupan; es decir, que se agrega un encabezado a los
paquetes de datos que permitirán sincronizar las transmisiones y garantizar su
recepción.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
126
Algunas características principales del protocolo TCP son:
Siempre necesita acuses de
recibo.
Reenvía datos perdidos.
Se ocupa de la calidad de los
datos.
La información se rompe en trozos
llamados segmentos.
La información se ordena en el
destino para darle su forma
original.
Su PDU son los segmentos.
El encabezado utiliza mucha
información.
Algunas aplicaciones de este protocolo son: Consultas web, correo electrónico,
soporte remoto, etc. La figura 4.7 muestra la cabecera de TCP
a) Cabecera TCP
Figura 4.7 Cabecera TCP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
127
Puerto origen. Puerto del cual proviene el segmento (Puerto aleatorio 1024-65535).
Puerto destino. Puerto hacía el cual va dirigido el segmento (Puerto fijo 1-1023).
Número de secuencia. Número que le fue asignado al segmento y que servirá para
reensamblar el mensaje original en el receptor.
Acuse de recibo. Mensaje utilizado para especificar que algún segmento llego de
forma correcta o para solicitar la retransmisión del mismo.
Longitud de encabezado. Peso en bytes del encabezado.
Reservado. Campo reservado para uso futuro.
Banderas. Específica qué tipo de información TCP se está enviando.
Tamaño de la ventana. Cantidad de segmentos que se mandan de forma
simultánea de origen a destino.
Suma de verificación. Verifica ciertos errores de recepción de segmentos.
Señalador urgente. Especifica la urgencia de la información.
Opciones. Establecer diferentes opciones de envió.
Datos. Datos reales encapsulados.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
128
4.4.2 Protocolo UDP (User Datagram Protocol, protocolo de datagrama
de usuario).
Protocolo orientado a la no conexión, poca fiabilidad, transferencia rápida de la
información una vez que se ha establecido una conexión. Es más simple que TCP
ya que no proporciona corrección de errores pero más rápido que éste por dicha
razón.
Permite el envío de datagramas a través de la red sin que se haya establecido
previamente una conexión, ya que el propio datagrama incorpora suficiente
información de direccionamiento en su cabecera.
Tampoco tiene confirmación ni control de flujo, por lo que los paquetes pueden
adelantarse unos a otros.
UDP utiliza puertos para permitir la comunicación entre aplicaciones. El campo de
puerto tiene una longitud de 16 bits, por lo que el rango de valores válidos va de 0
a 65.535
Algunas características principales del protocolo UDP son:
Muy rápido.
No requiere acuses de recibo.
No reenvía paquetes perdidos.
El encabezado utiliza poca
información.
No seguro.
La información se parte en
trozos llamados tramas.
La información en el destino no
se ordena.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
129
Algunas aplicaciones de este protocolo:
Juegos en línea, telefonía IP, sistemas de tv, etc. En la figura 4.8 se muestra la
cabecera de UDP.
b) Cabecera UDP.
Puerto origen. Indica el puerto del proceso que envía. Este es el puerto que se
direcciona en las respuestas.
Puerto destino. Específica el puerto del proceso destino en el host de destino.
Longitud de encabezado. Es el tamaño (en bytes) de este datagrama de usuario
incluyendo la cabecera.
Suma de verificación. Es un campo opcional de 16 bits en complemento a uno de
la suma en complemento a uno de una cabecera pseudo - IP, la cabecera UDP y
los datos UDP. La cabecera pseudo - IP contiene la dirección IP fuente y destino, el
protocolo y la longitud UDP
Datos. Información real.
Figura 4.8 Cabecera UDP.
CAPÍTULO 5
IMPLEMENTACIÓN.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
133
5.1 Sistema Operativo.
El Sistema Operativo que elegimos para la implementación de Asterisk es Linux por
sus prestaciones actuales podemos decir que es la solución más adecuada para los
objetivos de este proyecto.
Algo que no debemos olvidar es que Linux es un sistema bajo licencia GPL, además
de que Asterisk fue diseñado en primer lugar para trabajar con Linux y hasta el
momento es el Sistema Operativo que mejor soporta a Asterisk.
Como ya hemos comentado trabajaremos con el sistema operativo Linux pero no
hemos dicho en que distribución. Linux cuenta con varias distribuciones, cada una
tiene diferentes características para propósitos diferentes, en nuestro caso
utilizaremos ubuntu 14.04.1, pero podemos utilizar el que más nos convenga.
5.2 Software a utilizar: Asterisk.
Asterisk es un PBX por software, el cual puede servir en Linux, BSD, MacOSX o
Windows, esté permite construir aplicaciones de comunicación tan complejas o
avanzadas como se desee, sin incurrir en altos costos y con más flexibilidad que en
cualquier sistema de telefonía. La definición tradicional seria “Transmisión de señales
de voz codificadas a través de una red de datos IP”.
a) Requerimientos.
La instalación de Asterisk necesita de tres cosas fundamentales para el correcto
funcionamiento del servicio.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
134
Las tres partes que componen Asterisk son:
1. Libpri: Estas son las librerías necesarias para poder operar con las tarjetas de
comunicaciones que utilizan la tecnología Zap.
2. Dadhi: Son las APIs de los drivers de las tarjetas que sirven para implementar
la plataforma Asterisk para la voz IP. En otras palabras son los drivers de las
tarjetas de comunicación.
3. Asterisk: Este es el paquete principal encargado de mover todo lo que significa
Asterisk, dentro de este paquete se encuentran los canales que podemos
utilizar, las aplicaciones, funciones, recursos, etc.
Pero en este caso nosotros ocuparemos solo dos que son Dadhi y Asterisk.
Instalaremos Asterisk 11 ya que en esta versión la atención se ha centrado en la
estabilidad y la experiencia del usuario, incluyendo la mejora de unos errores de
versiones anteriores.
b) Paquetes y librerías.
Para empezar con la instalación de Asterisk se necesitan varios paquetes para la
correcta funcionalidad de Asterisk.
Las librerías sirven para compilar Asterisk en nuestro Sistema Operativo Linux, por lo
tanto las librerías básicas nos van a servir para que nuestro sistema PBX funcione
correctamente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
135
Paquetes que se deben utilizar son:
gcc.
g++.
ncurses-dev.
openssl-dev.
Librerías que se deben utilizar son:
build-essential.
libsqlite3-dev
libssl-dev
libxml2-dev
5.3 Instalación.
Se instalaran todas las librerías y paquetes que se necesitan para que al instalar
Asterisk no tengamos ningún error y pueda trabajar satisfactoriamente. Es
recomendable que instales las últimas actualizaciones del sistema.
5.3.1 Build-essential.
Build-Essential es un paquete que contiene herramientas necesarias para la creación,
compilación e instalación de programas. En muchas ocasiones necesitaremos tener
build-essential instalado. El siguiente comando instala build-essential y otros paquetes
que suelen venir bien cuando se necesita build-essential.
Desde la terminal se ejecutaran el siguiente comando: sudo apt-get install build-
essential. Como se muestra en la figura 5.1.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
136
Después de ese comando se observara los paquetes que se instalaran, preguntando
si estamos de acuerdo le escribimos que “SI” o con solo una “S”, como se muestra en
la figura 5.2.
Después instalara y configurara todos los paquetes terminando con la siguiente
figura 5.3.
Figura 5.1 Instalación de build-essential.
Figura 5.2 Confirmación de instalación.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
137
5.3.2 GCC.
GCC es un compilador integrado del proyecto GNU para C, C++, Objective C y
Fortran; es capaz de recibir un programa fuente en cualquiera de estos lenguajes y
generar un programa ejecutable binario en el lenguaje de la máquina donde ha de
correr.
La sigla GCC significa "GNU Compiler Collection". Originalmente significaba "GNU C
Compiler"; todavía se usa GCC para designar una compilación en C. G++ refiere a
una compilación en C++.
Figura 5.3 Instalación finalizada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
138
Se instalara el siguiente compilador con el siguiente comando: sudo apt-get install
gcc make c++, como se muestra en la figura 5.4.
Si lo instala correctamente se obtendrá la siguiente figura 5.5.
Figura 5.4 Instalación de gcc.
Figura 5.5 Instalación finalizada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
139
5.3.3 Libsqlite3-dev.
SQLite es una biblioteca de C que implementa un motor de bases de datos SQL. Los
programas que enlazan con la biblioteca SQLite pueden tener acceso a bases de
datos SQL sin ejecutar un proceso RDBMS separado.
Este paquete contiene los archivos de desarrollo (cabeceras, bibliotecas estáticas)
Para instalar el siguiente paquete se ejecutara el siguiente comando: sudo apt-get
install libsqlite3-dev, en la figura 5.6 se muestra el ejemplo.
En la siguiente figura 5.7 indica que se instaló correctamente la librería.
Figura 5.6 Instalación de libsqlite3-dev.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
140
5.3.4 Libssl-dev.
Este paquete es parte de la implementación del proyecto OpenSSL de SSL y
protocolos criptográficos TLS para la comunicación segura a través de la Internet.
Contiene bibliotecas de desarrollo, archivos de cabecera y las páginas de manual para
libssl y libcrypto.
Se instalara el paquete como se ve en la figura 5.8 con el siguiente comando: sudo
apt-get install libssl-dev.
Figura 5.7 Instalación finalizada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
141
Para continuar con la instalación, se escribe “SI” o simplemente la tecla “S”, como se
ve en la figura 5.9.
Ahora ya tendrá instalada esta librería. En la figura 5.10 se muestra que ha finalizado
la instalación.
Figura 5.8 Instalación de libssl-dev.
Figura 5.9 Confirmar la instalación.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
142
5.3.5 Libxml2-dev.
XML es un lenguaje que le permite diseñar su propio lenguaje de etiquetas. Un
lenguaje de etiquetas normal define una manera de describir la información en cierta
clase de documentos (como HTML). XML le permite definir sus propios lenguajes de
etiquetas personalizados porque se escribe en SGML, el estándar internacional de
metalenguajes para lenguajes de etiquetas.
Se ejecutara el siguiente comando para instalar este paquete: sudo apt-get install
libxml2-dev, como se aprecia en la siguiente figura 5.11.
Figura 5.10 Instalación finalizada correctamente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
143
Confirmara la instalación, como se ve en la figura 5.12.
Se ha instalado libxml2 satisfactoriamente como se puede ver en la imagen 5.13.
Figura 5.11 Instalación de libxml2-dev.
Figura 5.12 Confirmación de la instalación
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
144
5.3.6 Ncurses-dev.
Ncurses es una biblioteca de programación que provee una API que permite al
programador escribir interfaces basadas en texto, TUIs. También optimiza el refresco
de la pantalla, lo que permite reducir la latencia experimentada cuando se usan
intérpretes de comandos remotos. Ncurses significa «new curses», ya que es un
reemplazo del descontinuado curses clásico de 4.4BSD.
Forma parte del proyecto GNU. Es uno de los pocos programas de GNU que no se
distribuye bajo la GPL ni bajo la LGPL, sino bajo la licencia MIT.
Figura 5.13 Instalación finalizada correctamente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
145
Instalará esta librería con el siguiente comando: sudo apt-get install ncurses-dev.
Se confirmara la instalación diciéndole que “SI” como lo muestra la siguiente figura
5.15.
Y terminara la instalación de la librería con la siguiente figura 5.16.
Figura 5.14 Instalación de ncurses-dev.
Figura 5.15 Confirmación de la instalación.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
146
5.3.7 Openssl.
Openssl es una api que proporciona un entorno adecuado para encriptar los datos
enviados a otra computadora dentro de una red y a su vez des encriptarlos
adecuadamente por el receptor, evitando así, el acceso a la información por intrusos
con la utilización de sniffer.
El conjunto de herramientas OpenSSL es una característica de FreeBSD que ofrece
una capa cifrada de transporte sobre la capa normal de comunicación, permitiendo la
combinación con muchas aplicaciones y servicios de red.
Con el siguiente comando instalara esta librería: sudo apt-get install openssl, en la
figura 5.17 se muestra el ejemplo.
Figura 5.16 Instalación correcta.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
147
En este caso ya teníamos instalada esta librería y apareció la siguiente figura 5.18.
5.3.8 Dahdi.
Unos de los complementos más importantes es Dahdi que servirá para la línea
analógica. Lo primero que se deberá realizar es la descarga de Dahdi mediante el
siguiente comando: wget http://downloads.asterisk.org/pub/telephony/dahdi-
linux-complete/dahdi-linux-complete-2.9.2+2.9.2.tar.gz, como se muestra en la
figura 5.19.
Figura 5.17 Instalación de openssl.
Figura 5.18 Librería ya instalada.
Figura 5.19 Línea de comando para descargar Dahdi.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
148
En la siguiente figura 5.20 se muestra el proceso de la descarga ha terminado
satisfactoriamente.
Ya que se ha descarga se va a guardar en el directorio como se observa en la figura
5.21, que ahora tendrá que descomprimir con el siguiente comando: tar xvzf dahdi-
linux-complete-2.9.2+2.9.2.tar.gz
Figura 5.21 Línea de comando para descomprimir Dahdi.
Figura 5.20 Descarga completa de Dahdi.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
149
En la figura 5.22 se muestra que la descompresión ha sido completada y está listo
para instalarse.
Para la instalación lo primero que deberá realizar es ingresar al directorio de Dahdi
con el comando: cd dahdi-linux-complete-2.9.2+2.9.2, observar la figura 5.23.
Figura 5.23 Comando para acceder al directorio de Dahdi.
Figura 5.22 Descompresión de archivos completo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
150
En la figura 5.24, se observa que se utiliza el comando: sudo make all && sudo make
install && sudo make config, para instalar los archivos de configuración y Dahdi al
mismo tiempo.
Cuando la instalación este completa mostrara la siguiente figura 5.25.
Figura 5.24 Comandos para la instalación de Dahdi.
Figura 5.25 Instalación de Dahdi completa.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
151
Para inicializar Dadhi ocupara el comando: sudo service dahdi start como se
muestra en la figura 5.26.
5.3.9 Asterisk.
Una vez que ya instalo las paqueterías y librerías, el sistema ya está listo para instalar
Asterisk.
Antes de descargar Asterisk se creara un directorio para guardar ahí todo lo que
descarga referente a Asterisk, lo llamaremos Asterisk le puede poner el nombre que
usted quiera.
Para esto en la terminal escribirá el siguiente comando: mkdir ~/asterisk, como se
muestra en la figura 5.27.
Con eso ya tendrá nuestro directorio y para poder acceder a él será con el siguiente
comando: cd ~/asterisk o simplemente cd asterisk. Checar la figura 5.28.
Figura 5.26 Inicializar Dahdi.
Figura 5.27 Crear directorio.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
152
Ya una vez creado el directorio y dentro de él, el siguiente paso será descargar y
compilar Asterisk.
Con este comando descargara Asterisk:
Wget http://downloads.asterisk.org/pub/telephony/asterisk/asterisk-11-
current.tar.gz, ver la imagen 5.29.
En la siguiente figura 5.30 se muestra el proceso de la descarga y al servidor que
estamos conectados.
Figura 5.28 Acceso al directorio.
Figura 5.29 Descarga de Asterisk.
Figura 5.30 Proceso de descarga de Asterisk.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
153
Una vez que ya se ha terminado la descarga y se allá guardado como se muestra en
la figura 5.31, el siguiente paso es descomprimirlo.
Para descomprimir solo escribirá el siguiente comando: tar xvzf asterisk-11-
current.tar.gz, ver la figura 5.32.
Todo lo que se descomprima será guardado en el directorio.
Ahora tendrá que entrar al directorio de la carpeta que descomprimimos para poder
configurar el proceso de compilación con el comando: cd asterisk-11.11.0. Checar la
figura 5.33.
Figura 5.32 Descompresión de la descarga de Asterisk.
Figura 5.33 Acceso al directorio de Asterisk.
Figura 5.31 Descarga finalizada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
154
Para empezar la configuración es mediante el comando: ./configure, en la figura 5.34
se muestra el ejemplo.
Cuando vea la siguiente ventana con el símbolo de Asterisk estará listo para poder instalarlo.
Siguiendo con la instalación usara el comando: sudo make, como se aprecia en la
Figura 5.34 Iniciando la configuración de Asterisk.
Figura 5.35 Asterisk listo para instalarse.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
155
figura 5.36.
Una vez que no tenga errores mostrara la siguiente figura 5.37.
Para terminar con la instalación ejecutara el comando: sudo make install. Como se
muestra en la figura 5.38.
Figura 5.37 Verificación de software.
Figura 5.36 Iniciando la instalación.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
156
Una vez terminada la instalación, observará la imagen 5.39 que nos indica que
Asterisk está listo para poder configurarlo.
Figura 5.38 Instalando Asterisk.
Figura 5.39 Instalación de Asterisk correcta.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
157
5.4 Configuración de Asterisk.
Asterisk puede configurarse desde varios puntos, los más importantes son:
Desde el propio CLI (Command. Line Interface)
Desde los ficheros de configuración (.conf) en /etc/asterisk.
a) Configuración del archivo sip.conf.
En este archivo, se configuran las terminales o extensiones, que utilizaran el protocolo
SIP para poder comunicarse y establecer una sesión en el nuestro servidor Asterisk.
En este fichero se definen 3 cosas fundamentales las cuales servirán para identificar
las características de las extensiones, como números de extensión, el nombre al que
pertenece una extensión, el tipo de extensión, etc.
Partes del fichero sip.conf:
Variables generales de SIP.
Clientes SIP.
Servidores SIP.
Empezaremos con la parte principal para que Ásterisk funcione, para poder configurar
las características de las extensiones, primero debemos saber que existe la sección
[general], en esta es donde se definen opciones globales y aspectos por defecto para
todas las extensiones SIP.
La sintaxis es la siguiente
[General]
variable1=valor1
variable2=valor2
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
158
Los parámetros más importantes son:
Tabla 5.1 Variables de configuración global
VARIABLE DESCRIPCIÓN
disallow all : Rechaza todos los codecs (configuración global).
autodomain Habilita/deshabilita la capacidad de Asterisk de agregar hostnames
locales e IP address locales a la lista de dominios, por defecto “no”.
Allow Permite los códecs en orden de preferencia (use DISALLOW=ALL,
antes de permitir otros códecs).
bindaddr
Dirección IP: la dirección IP en la cual escuchar. Por defecto 0.0.0.0
(todas los interfaces de red).
bindport Número: Puerto UDP donde escuchar, por defecto 5060.
callerid Información de identificación de llamada a utilizar cuando no esté
disponible, por defecto “asterisk”.
dtmfmode Permite especificar el método por el cual se enviaran los tonos o dígitos
pulsados durante la conversación.
externip
Dirección IP o un hostname: dirección que vamos a poner en los
mensajes SIP si estamos detrás de un NAT. Si un hostname se utiliza
como valor, entonces la dirección IP asociada al hostname se resolverá
solamente una vez durante la lectura del sip.conf. Si deseas soporte
para un hostname asociado a una dirección IP dinámica, utiliza
externhost.
Externhost dominio.com
externrefresh
Número: Especifica cuantas veces (en segundos) las operaciones de
búsqueda del hostname. DNS se deben realizar para el valor
configurado en “externhost”. por defecto 10 segundos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
159
Tabla 5.1 Continuación Variables de configuración global.
VARIABLE DESCRIPCIÓN
language Lenguaje por defecto usado por Playback () y Background ().
localnet Direccióndelared/mascaradered: red y máscara locales.
maxexpirey Número: Duración máxima (en segundos) de las registraciones
entrantes que permitimos. (3600 segundos por defecto).
nat Informa a Asterisk del tipo de NAT en el que se encuentra.
notifyringing Notificar la suscripción en estado de RINGING. Por defecto “yes”.
port Puerto SIP por defecto del peer.
qualify Comprobar si el cliente esta accesible. Si está en “yes”, los chequeos
ocurren cada 2000 milisegundos (2 segundos). Por defecto “no”.
tos Fijar los parámetros de QoS para el flujo de medios salientes (valores
numéricos también se aceptan, como tos=184).
srvlookup Permitir las operaciones de búsqueda DNS SRV en las llamadas, por
defecto “no”.
videosupport Habilitar el soporte para vídeo SIP, por defecto “no”.
callevents Cambiar “yes” para recibir eventos en AMI cuando una llamada es
puesta en espera.
Después de la sección general se enfocara en configurar las características de las
extensiones en SIP.CONF correspondientes a Clientes y Servidores. En sip.conf se
definen tanto los clientes que se conectarán a Asterisk ya sean estos clientes SIP de
software ó softphone, un teléfono SIP físico o un adaptador ATA, así como los
proveedores de telefonía SIP que se utilizaran para encaminar llamadas.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
160
Los tipos de extensiones los podemos dividir conceptualmente en:
user: Envía llamadas a Asterisk
peer: Recibe llamadas de Asterisk (proveedor).
friend: Recibe y Envía llamadas (usuario).
La sintaxis para esta parte es la siguiente:
[Nombre]
Type=XXX
parametro1=valor1
parametro2=valor2
Los parámetros más importantes para esta sección son:
Tabla 5.2 Parámetros para configuración de clientes.
PARÁMETRO DESCRIPCIÓN
type: peer / friend
context: Contexto donde entraran las llamadas generadas.
nat: Indica si el usuario o peer se encuentran tras un nat.
host: IP remota o dynamic.
username: Nombre de usuario.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
161
Tabla 5.2 Continuación Parámetros para configuración de clientes.
PARÁMETRO DESCRIPCIÓN
secret: Contraseña de acceso.
allow y
disallow: Configuraciones de códecs específicas para cada friend/peer.
Qualify: Evalúa el estado del extremo SIP para conocer su accesibilidad y
latencia.
Los contextos empiezan siempre con el nombre del contexto dentro de corchetes y
termina solamente iniciando otro contexto, debe quedar en claro que todas las
variables después de un nombre entre corchetes se asignaran al contexto anterior
hasta que se encuentre un nuevo nombre de contexto entre corchetes.
Ahora es tiempo de configurar el archivo sip.conf a nuestras necesidades.
Para esto tendrá que ejecutar el siguiente comando: cd /etc/asterisk donde se
encuentran los archivos de configuración los que necesita asterisk para funcionar.
Observar la figura 5.40.
Se configurara el archivo sip.conf, lo siguiente que vamos hacer será renombrar el
archivo con el fin de hacer el respaldo del ejemplo que viene por defecto cuando se
instala.
Figura 5.40 Entrar al directorio de Asterisk.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
162
Para esto ejecuta el siguiente comando: mv sip.conf sip.conf.ori, que se muestra en
la figura 5.41.
Para empezar a escribir los parámetros se abrirá el archivo sip.conf con el siguiente
comando: sudo vim sip.conf donde abrirá el archivo en blanco como se ve en la
figura 5.42 y se configura los parámetros generales y extensiones.
Se pueden poner varias extensiones tantas como sean necesarias, repitiendo los
mismos comandos. En la siguiente figura 5.43 se describe cada comando.
Figura 5.41 Respaldo del archivo sip.conf.
Figura 5.42 Abrir el nuevo archivo sip.conf.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
163
b) Configurar del archivo extensions.conf.
Ahora es momento de configurar el archivo extensions.conf. El archivo
extensions.conf es el más importante del Asterisk y tiene como misión principal definir
el dialplan o plan de marcación que seguirá la centralita para cada contexto y por
tanto para cada usuario.
El fichero extensions.conf se compone de secciones o contextos entre corchetes [].
Hay dos contextos especiales que están siempre presentes que son [general] y
[globals].
Contexto [general]
El contexto [general] configura unas pocas opciones generales como son:
Figura 5.43 Descripción de los comandos en el archivo sip.conf.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
164
static: Indica si se ha de hacer caso a un comando "save dialplan" desde la
consola. Por defecto es "yes". Funciona en conjunto con "writeprotect"
writeprotect: Si writeprotect=no y static=yes se permite ejecutar un comando
"save dialplan" desde la consola. El valor por defecto es " no”.
autofallthrough: Si está activado y una extensión se queda sin cosas que hacer
termina la llamada con BUSY, CONGESTION o HANGUP Si no está activada
se queda esperando otra extensión. Nunca debería suceder que una extensión
se quede sin cosas que hacer como explicaremos posteriormente.
clearglobalvars: Si está activado se liberan las variables globales cuando se
recargan las extensiones o se reinicia Asterisk.
priorityjumping: Si tiene valor 'yes', la aplicación soporta 'jumping' o salto a
diferentes prioridades. En desuso
Contexto [globals]
En este contexto se definen las variables globales que se van a poder utilizar en el
resto de los contextos. Por ejemplo:
CONSOLE=Console/dsp; indica que cuando hagamos referencia a la variable
CONSOLE estamos llamando a /Console/dsp
Las variables suelen ponerse siempre en mayúsculas para diferenciarlas
posteriormente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
165
Resto de Contextos []
Esto es lo más importante de este fichero. Vamos a indicar ahora como crear un
contexto especifico y asignar un plan de numeración. Todas las líneas de un
determinado contexto tienen el mismo formato:
exten => extensión , prioridad, Comando(parámetros)
La extensión hace referencia al número marcado
La prioridad al orden en que se ejecutan las instrucciones. Primero se ejecuta
la de prioridad 1, luego la 2 y sucesivamente
El Comando hace referencia a la acción a ejecutar.
Para configurar este archivo será similar a los primeros pasos en el archivo sip.conf
en el directorio /etc/asterisk ejecutara el siguiente comando como se ve en la figura
5.44 para renombrar el archivo: mv extensions.conf extensions.conf.ori
Ahora entrara al archivo extensions.conf con el comando: sudo vim extensions.conf
para comenzar con la configuración de las extensiones como se muestra en la figura
5.45.
Figura 5.44 Respaldo del archivo extensions.conf.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
166
En el nuevo archivo se configura el tipo de marcado que se requiera, como se muestra
en la siguiente figura 5.46.
Es momento de recargar la configuración SIP y la de Dialplan. Para esto se ingresa a
Asterisk mediante el comando: sudo asteris-rvvv, como se ve en la figura 5.47.
Figura 5.45 Entrar al archivo extensions.conf.
Figura 5.46 Archivo extensions.conf configurado.
Figura 5.47 Ejecutando Asterisk.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
167
Con el comando: sip reload podrá actualizar la configuración SIP como se ve en la
figura 5.48.
Cuando el SIP se cargue correctamente aparecerá la siguiente imagen 5.49.
Para actualizar el Dialplan utilizara el comando: dialplan reload. Observar la imagen
5.50.
Figura 5.48 Actualización de la configuración SIP.
Figura 5.49 Actualización de SIP correctamente.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
168
Una vez actualizados estos dos tendrá que revisar cuantas extensiones tenemos,
basta con ejecutar el siguiente comando: sip show peers, observar la figura 5.51.
Figura 5.50 Actualización de la configuración de las extensiones.
Figura 5.51 Extensiones en lista.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
169
Como se observa en la figura 5.52 existen 4 extensiones mediante el protocolo SIP
que no están activos en ese momento.
Cuando aparezca una extensión activa se mostrara la IP del host. Como se ve en la
figura 5.53.
Figura 5.52 Extensiones inactivas.
Figura 5.53 Una Extensión activa.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
170
5.5 Configuración de la tarjeta FXO para la línea telefónica.
La librería que se encarga de la configuración del puerto de la tarjeta es DAHDI, con
el siguiente comando dahdi_genconf reconocerá los archivos y creara los archivos
System.conf y dahdi-channels.conf, como se ve en la imagen 5.54.
Abrira los archivos para ver la configuración que tenemos, para esto entrara al
directorio de dahdi con el siguiente comando: cd /etc/dahdi. Observar la figura 5.55.
Adentro del este directorio abrirá el archivo System.conf con el siguiente comando:
vim System.conf para ver la configuración. En la siguiente figura 5.56 muestra los
parámetros del archivo.
Figura 5.55 Directorio de Dahdi.
Figura 5.54 Comando para reconocer la tarjeta FXO.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
171
Se observa que tenemos fxsks=1, que es el tipo de señalización que utiliza el canal,
en este caso FXS Koolstart.
También podra escoger el tipo de cancelación de echo con el parámetro
echocanceller, modificamos el tipo de zona para la señalización para nuestro caso es
mx.
El siguiente archivo que modificara es el de dahdi-channels.conf, este archivo se
encuentra en el directorio de Asterisk, con el comando vim dahdi-channels.conf
modificara el archivo.
Configurara los siguientes parámetros:
Signalling=fxs_ks: que es para el tipo de señalización, se configura al contrario del
puerto instalado.
Figura 5.56 Configuración System.conf.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
172
Callerid=asreceived: Si se deja el parámetro en “asreceived” se presentará al
llamante el número telefónico asignado a la línea por la compañía telefónica.
Group=1: podra crear grupos si tenemos varios canales.
Context=from-pstn: contexto donde entraran las llamadas que llegaran de la línea
telefónica.
Cannel=>1: se define el número de canales disponibles por la tarjeta.
Observar la figura 5.57.
Ahora incluirá la siguiente línea de comando #include etc/asterisk/dahdi-
channels.conf en el archivo chan_dahdi.conf que se encuentra en el directorio de
Asterisk como se muestra en la figura 5.58.
Figura 5.57 Configuración dahdi-channels.conf.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
173
Ya teniendo la configuración completa es momento de reiniciar DAHDI, ejecutamos
Asterisk y escribirá el siguiente comando dahdi restart como se observa en la figura
5.59.
Figura 5.58 Configuración chan_dahdi.conf.
Figura 5.59 Reinicio de Dahdi.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
174
Si no muestra errores, la configuración esta correcta. Para terminar se configura el
archivo extensions.conf, creara una extensión para las llamadas entrantes de la línea
telefónica. Para la salida de llamadas locales, se oprime el número 9 que nos indica
el valor a marcar antes de un número local.
Escribirá la siguiente configuración en el archivo:
exten =>_9.,1,Dial(DAHDI/1/${EXTEN:1},45)
exten =>_9.,n,Hangup
Para las llamadas que entran a nuestra central configurara lo siguiente:
[from-pstn]
exten => s,1,Dial(SIP/1000,45)
exten => s,n,Hangup
Las llamadas que entren serán dirigidas a la extensión 1000. Observar la figura 5.60.
Ahora reiniciara el archivo extensions.conf.
Figura 5.60 Configuración de extensions.conf.
CAPÍTULO 6
PRUEBAS Y
RESULTADOS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
177
Es preciso destacar que las pruebas descritas en este capítulo fueron realizadas
dentro de las instalaciones de la Dirección de Cómputo y Comunicaciones (DCyC)
del Instituto Politécnico Nacional; específicamente en el departamento de telefonía
digital, siendo responsable del área el Ing. Eusebio Andrés Domínguez Sánchez.
Por tanto cabe aclarar que la línea analógica utilizada es propia de la red del
instituto.
6.1 Prueba 1. Comprobar la señalización del protocolo SIP. (Señalización de
registro).
En este caso se observó cómo se registra un Softphone mediante el protocolo SIP
a nuestro servidor Asterisk.
El Softphone cuenta con la dirección IP 148.204.5.242 y el servidor Asterisk cuenta
con la dirección IP 148.204.5.247.
El registro lo hace mediante cuatro pasos:
1.- El host manda una petición de registro al servidor mediante el mensaje
REGISTER, como se muestra en la figura 6.1.
2.- El servidor manda un estado como respuesta, en este caso manda un fallo de
petición con el número 401. Observar la figura 6.2.
Figura 6.1 Petición de registro.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
178
3.- Como el servidor manda una falla de petición, el host vuelve a mandar la
petición de registro, observar la figura 6.3.
4.- Ahora el servidor contesta la petición con una respuesta exitosa, quiere decir
que el host en este caso el Softphone ha sido registrado y está listo para establecer
una llamada. Observar la siguiente figura 6.4.
Figura 6.2 Fallo de petición.
Figura 6.3 Reenvió de la petición REGISTER.
Figura 6.4 Registro exitoso.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
179
6.2 Prueba 2. Señalización de una llamada entre dos teléfonos IP.
Para la señalización de una llamada mediante el protocolo SIP, también se hacen
con peticiones al servidor, lo cual contesta con una respuesta, el protocolo SIP
también va acompañado del protocolo SDP que lo utiliza para describir las sesiones
multicast en tiempo real.
Se hizo la prueba llamando de un teléfono a otro. El establecimiento de la llamada
lo puede realizar mediante varios pasos, dependiendo cuánto dura la llamada.
1.- El teléfono manda una petición de INVITE al servidor para que se pueda
establecer una sesión con el otro teléfono, como se observa en la figura 6.5.
2.- En este momento responde mediante un 100 trying, esto quiere decir que la
solicitud ha sido recibida por el servidor del próximo salto y puede que se establezca
la llamada. Observar la figura 6.6.
3.- Al recibir la invitación el usuario destino, manda una respuesta de alerta a los
usuarios mediante un mensaje 180 sobre la llamada, observar la figura 6.7.
Figura 6.5 Petición de sesión.
Figura 6.6 La petición ha sido satisfactoria.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
180
4.- El usuario 2 responde mediante el mensaje de OK, se puede decir que los
usuarios establecieron la llamada, como se puede ver en la figura 6.8.
5.- Se establece la llamada y hay un flujo de paquetes sobre el protocolo RTP, este
flujo depende de lo que dure la llamada, también nos da información sobre el códec
que se está utilizando, observar la figura 6.9.
Figura 6.7 Aviso de la llamada al usuario.
Figura 6.8 El mensaje de OK nos indica que se estableció la llamada.
Figura 6.9 Intercambio de paquetes durante la llamada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
181
6.- Cualquiera de los usuarios puede terminar la llamada mediante la invitación
BYE, observar la figura 6.10.
7.- Al recibir la petición de BYE el usuario destino responde con un mensaje de
aceptación, que es OK. Como se muestra en la figura 6.11.
Figura 6.10 Petición para fin de la llamada.
Figura 6.11 La llamada finaliza con un mensaje de OK.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
182
Así es como se establece y termina una llamada mediante los mensajes del
protocolo SIP, utilizando el protocolo SDP que nos describe los tipos de mensajes.
6.3 Prueba 3. Ancho de banda de una llamada.
Tal como se mencionó en el capítulo 1, la segmentación es parte fundamental en el
intercambio de paquetes; cuando se realizó una llamada se hizo uso de la
segmentación para hacer el cálculo de ancho de banda que ocupa una llamada,
debido a que la voz es empaquetada y fluye de capa en capa ocupando el proceso
de segmentación. En esta prueba se observó la coincidencia que existe entre los
valores teóricos calculados y los valores que nos ha arrojado la prueba.
En primer lugar se procedió a realizar el cálculo teórico de una llamada VoIP,
utilizando el códec g711.
Para calcular el ancho de banda requerido por llamada con un códec g711 hay que
considerar dos aspectos importantes.
1. El tamaño total de paquete.
Cada paquete VoIP contiene 30ms de la voz humana y el tamaño del paquete se
calcula con la siguiente expresión:
𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 = (𝐻𝑙2 + 𝐻𝑙 𝑖𝑝 + 𝐻𝑙 𝑢𝑑𝑝 + 𝐻𝑙 𝑟𝑡𝑝) + 𝑐𝑝𝑙𝑠 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
Dónde:
𝐻𝑙 Representa el tamaño del encabezado de la respectiva capa
𝑐𝑝𝑙𝑠 Representa el tamaño de la carga útil del códec g711.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
183
De acuerdo a la figura 6.12 se puede ver el tamaño de cada cabecera según su
capa además de la carga útil de 20 ms de voz.
Entonces se sustituyen valores y podemos decir que el tamaño del paquete es:
𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 = (𝐻𝑙2 + 𝐻𝑙 𝑖𝑝 + 𝐻𝑙 𝑢𝑑𝑝 + 𝐻𝑙 𝑟𝑡𝑝) + 𝑐𝑝𝑙𝑠 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
𝑡𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 = (38𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 + 20𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 + 8𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 + 12𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠) +
160𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 = 238𝑏𝑦𝑡𝑒𝑠 = 1904𝑏𝑖𝑡𝑠
2. Los paquetes transmitidos por segundo
Para calcular los paquetes transmitidos por segundo, se necesita emplear la
siguiente fórmula:
𝑃𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 =𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑡𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
Figura 6.12 Datos para calcular el tamaño total del paquete.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
184
Tomando como referencia el valor señalado del códec g711 en la tabla 6.1 que
muestra la velocidad de bits por segundo, de acuerdo con códec g711 que utiliza
una velocidad de 64kbps o 64000bits.
Información de códec Cálculos de ancho de banda
Velocidad de bits y códec (kbps)
Ejemplo de
tamaño del
códec (bytes)
Ejemplo de
intervalo del
códec (ms)
Mean Opinion Score (MOS)
Tamaño de la carga útil de
voz (bytes)
Tamaño de la carga útil de
voz (ms)
Paquetes por
segundo (PPS)
Ancho de
banda MP o
FRF.12 (kbps)
Ancho de
banda c/cRTP MP o
FRF.12 (kbps)
Ancho de
banda Ethernet (kbps)
G.711 (64 kbps)
80 bytes
10 ms 4,1 160
bytes 20 ms 50
82,8 kbps
67,6 kbps
87,2 kbps
G.729 (8 kbps)
10 bytes
10 ms 3,92 20
bytes 20 ms 50
26,8 kbps
11,6 kbps
31,2 kbps
G.723.1 (6.3
kbps)
24 bytes
30 ms 3,9 24
bytes 30 ms 34
18,9 kbps
8,8 kbps
21,9 kbps
Sustituyendo valores:
𝑃𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 =𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑡𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑑𝑒𝑐
𝑃𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜 =64000𝑏𝑖𝑡𝑠𝑝𝑠
160 ∗ 8𝑏𝑖𝑡𝑠 = 50𝑝𝑠
Tabla 6.1 Diferentes velocidades de bit de algunos codecs.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
185
Finalmente se calculó el ancho de banda de una llamada con unidades de bits por
segundo. Una vez que se obtuvo el tamaño total de paquetes y los paquetes por
segundo, lo que sigue es sustituir los valores en la siguiente expresión:
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑙𝑙𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎= (𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠)(𝑝𝑎𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜) [bps]
𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑙𝑙𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎= (1904𝑏𝑖𝑡𝑠)(50𝑝𝑠) = 95.2𝑘𝑏𝑝𝑠
Por otro lado se realizó la prueba de forma práctica utilizando algunas utilerías que
permiten medir diversos parámetros de red, además serán el sustento práctico del
cálculo de ancho de banda de una llamada VoIP, todo esto con el objetivo de
empatar la parte teórica anteriormente desarrollada con la prueba.
Se comprobó el ancho de banda que se calculó anteriormente, mediante el uso de
Softphone, una cuenta con Zoiper que se le asignó la dirección IP 148.204.5.243 y
la otra cuenta con Linphone que tiene la dirección IP 148.204.5.246. En este caso
se utilizó el visor de recurso de Windows.
En la figura 6.13 se observa que se ha iniciado la llamada.
Figura 6.13 Inicio de la llamada con códec G.711.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
186
Se dejó transcurrir un tiempo y una vez establecida la llamada se observa en la
figura 6.14 el ancho de banda es constante.
Al terminar la llamada, el ancho de banda de la llamada será desocupado
inmediatamente que colgamos los Softphone. En figura 6.15 se observa que el
ancho de banda baja prácticamente a cero.
En la siguiente figura 6.16 se observa que se ofrece un ancho de banda de
100Mbps.
Figura 6.14 Llamada en proceso.
Figura 6.15 Fin de la llamada.
Figura 6.16 Ancho de banda de la red.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
187
Y sabiendo que el ancho de banda de una llamada VoIP utilizando G.711 es de 95.2
kbps. Con la siguiente regla de tres podemos verificar el uso de la red.
100 𝑀𝑏 − − − − − − − − − − − 100 %
0.0952 𝑀𝑏 − − − − − − − − − − − 𝑋 %
Como resultado se obtuvo que el uso de la red es de 0.0952% lo que coincide con
la siguiente figura 6.17.
Se puede
concluir que los
valores prácticos obtenidos son muy similares a los calculados teóricamente.
Se realizó una prueba similar para reiterar los datos teóricos con los prácticos pero
ahora con el analizador de tráfico llamado Wireshark.
Con Wireshark, se monitoreo el ancho de banda, antes, durante y después de una
llamada en curso, con el objeto de obtener un resultado similar al arrojado por el
visor de recursos de Windows anteriormente analizado.
Figura 6.17 Porcentaje que ocupa la llamada en ancho de banda.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
188
En la siguiente figura 6.18 se observa una transición del ancho de banda, primero
se denota el ancho de banda cuando no existe alguna llamada realizada;
seguidamente se realiza la llamada con los parámetros utilizados en la prueba
anterior, se aprecia como el ancho de banda incrementa de un valor cercano a
0kbps a un valor que oscila entre 90kbps.
Una vez que se estableció la llamada, se puede notar que nuestro valor obtenido en
la gráfica de la figura 6.19 cuadra con el valor mostrado en el visto de recursos de
Windows. El ancho de banda de la llamada es aproximadamente 92 Kbps.
Figura 6.18 Transición de la llamada.
Inicio de la llamada
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
189
Por último se pudo constatar en la figura 6.20 que el ancho de banda regresa a 0
una vez finalizada la llamada, confirmando una vez más que el ancho de banda de
una llamada VoIP utilizando el códec g711 es ≈ 95.2kbps.
Figura 6.19 Transición de la llamada.
Curso de la llamada
Figura 6.20 Llamada finalizada.
Fin de la llamada
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
190
6.4 Prueba 4. Parámetros de RTP.
En esta prueba se realizó el monitoreo de una llamada VoIP, observando los
parámetros importantes un una llamada como lo son el jitter, paquetes enviados,
paquetes perdidos, códec utilizado. Durante la llamada se analizó el protocolo RTP
con la herramienta de Wireshark RTP stream analysis.
En la siguiente figura 6.21 se muestra las llamadas que están en curso, con los
parámetros generales.
Después se seleccionó una llamada para hacer un análisis más profundo,
analizando cada paquete, en la figura 6.22 se muestra que cada paquete esta
enumerado y tiene una secuencia, y si ese paquete fue exitoso. También se
observó que cada paquete cuenta con un ancho de banda y jitter. Al final arrojó los
resultados concretos. En este caso se observa que fueron 1298 paquetes enviados
y ningún paquete perdido, un jitter mínimo de 2.73 ms y un máximo de 5.21 ms.
Figura 6.21 Parámetros de una llamada VoIP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
191
En la siguiente gráfica, se muestra los niveles de jitter que hay en la llamada, se
observó que el jitter mínimo y máximo coincide con los datos de la figura 6.23, por
lo tanto esta grafica comprueba los niveles de jitter.
Figura 6.22 Parámetros de una llamada VoIP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
192
6.5 Prueba 5. Vulnerabilidad de una llamada VoIP.
La siguiente prueba se realizó con el siguiente software, Cain & Abel, es un
programa que cuenta con muchas herramientas, una de ellas es un sniffer que es
capaz de interceptar, grabar y reproducir el contenido de una llamada, es más
orientado a la captura de VoIP.
En esta prueba se verifico que tan perceptible es una llamada ante agentes
maliciosos si no se cuenta con el equipo y seguridad necesaria para la integridad
de las llamadas.
Figura 6.23 Grafica niveles de jitter.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
193
Como primer paso en programa Cain, dentro de la pestaña situada en la parte
inferior izquierda llamada “APR”, se seleccionó la dirección IP de la víctima, tal como
se observa en la figura 6.24.
Se observan dos columnas donde elegiremos entre que direcciones se va hacer la
captura de paquetes. El paso siguiente es activa el inicio de APR como se muestra
en la figura 6.25, se puede ver la infiltración entre ambos host.
Figura 6.24 Selección de host a infiltrar.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
194
En la figura anterior se observa cuantos paquetes son transmitidos entre los dos
host.Se realizó la llamada, y se seleccionó la pestaña llamada “VoIP”, se observa
que aparece la llamada en curso y el programa está obteniendo los paquetes de la
llamada (Grabando) como se ve en la figura 6.26.
Figura 6.25 Selección de host a infiltrar.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
195
Una vez finalizada la llamada, deja de grabar y decodifica la llamada, re
ensamblando los paquetes capturados. Es posible escuchar el contenido de la
llamada, haciendo click derecho y dando play sobre la llamada capturada, como se
muestra en la figura 6.27.
Figura 6.26 Grabando la llamada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
196
Se puede observar que la llamada ha sido guardada en un formato muy común por
lo que se podría escuchar en todo el mundo.
Se puede verificar que en una red VoIP es fácil capturar las llamadas, por esta razón
se recomienda utilizar equipo especializado para encriptar el tráfico de las llamadas
VoIP, garantizando así la integridad de las mismas.
6.6 Prueba 6. Calidad y servicio de la llamada.
En esta prueba se analizó que tan buena era la calidad de la llamada con Softphone
y teléfonos VoIP hacia la línea telefónica pública (PSTN). Evaluando con sí, no,
poco, demasiado.
En primera instancia se realizó la llamada del teléfono VoIP hacia la PSTN. Y las
observaciones fueron los siguientes:
Figura 6.27 La llamada ha sido decodificada.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
197
Enseguida se realizó la misma llamada pero ahora con el Softphone. Los resultados
fueron los que a continuación se muestran:
Señalización. Evaluación.
Número erróneo. No
Tono de marcado. Si
Tono de respuesta. Si
Tono de llamada en
espera. Si
Tono de ocupado. Si
QoS. Evaluación.
Ruido. No
Desvanecimiento. No
Retardo. No
Eco. No
Distorsión No
Señalización. Evaluación.
Número erróneo. No
Tono de marcado. Si
Tono de respuesta. Si
Tono de llamada en espera.
Si
Tono de ocupado. Si
QoS. Evaluación.
Ruido. No
Desvanecimiento. No
Retardo. Poco
Eco. poco
Distorsión no
Tabla 6.2 Parámetros de señalización. Tabla 6.3 Parámetros de QoS.
Tabla 6.4 Parámetros de señalización. Tabla 6.5 Parámetros de QoS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
198
Se pudo apreciar que la comunicación con el teléfono VoIP es más estable a
comparación del Softphone, cabe resaltar que en la parte de señalización es similar
en ambas partes fueron positivas por lo tanto no hubo errores en esa parte, por lo
tanto, se puede aclarar que nunca se perdió la comunicación entre ambos
dispositivos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
199
El presente proyecto tuvo como objetivo crear un sistema telefónico mediante
tecnología VoIP, que fuera capaz de se ser escalable y optimizar el costo que
genera una telefonía convencional.
Un aspecto importante fue que se realizó la maqueta de este proyecto en el
departamento de telefonía en las instalaciones de DCYC del Instituto Politécnico
Nacional. Para probar el funcionamiento de este sistema se realizaron pruebas, se
hicieron llamadas del sistema de telefonía IP hacia la línea analógica de telefonía,
donde se observó la calidad y servido de la llamada, y otros parámetros como los
son ancho de banda que ocupa la llamada, latencia y jitter. Como se implantó dentro
de las instalaciones del IPN, las direcciones IP que se utilizaron fueron públicas.
Posteriormente se montó la maqueta en una casa donde se ocuparon las
direcciones IP privadas que te da el proveedor del servicio de internet para realizar
las mismas
Estos tipos de sistemas pueden ser tan grandes como el cliente desee, y unir dos
sistemas de telefonía diferentes como son la telefonía IP y la red PSTN. Estos tipos
de sistemas serían muy factibles en las pequeñas y medianas empresas ya que
reducirían sus costos indudablemente, principalmente si se encuentran en
desarrollo.
CONCLUSIONES.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
200
En este sistema telefónico se tiene la opción de utilizar diferentes terminales IP, las
cuales pueden ser de hardware o software.
El sistema telefónico propuesto, reduce costos, ya que se utilizó la misma
infraestructura instalada.
Recomendaciones
Estos tipos de sistemas son vulnerables a usuarios externos y pueden hacer mal
uso de la información, se recomienda que se configure la seguridad de la voz y
datos, que es primordial en cualquier sistema de comunicaciones.
Una recomendación para brindar una mejor calidad de llamada, es instalar una
tarjeta especial FXO ya que estas tarjetas son especiales para estos sistemas, en
este caso se realizó el proyecto con una tarjeta fax-modem y estas pueden ser
sensibles al ruido o al eco.
Otra recomendación seria si se va implementar en alguna empresa, utilizar la
estructura existente de la red, ya que no se invertirá en más recursos.
Por último, es conveniente utilizar Softphones, que brindan movilidad, ya que se
puede instalar en cualquier dispositivo y así reducir los costos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
201
ABONADO: Terminal que utiliza el usuario final que es utilizado para la marcación
telefónica.
BUFFERS: Espacio de memoria en el cual se almacenan datos de forma
temporal. CAS: Señalización por canal asociado.
CCS: Señalización por canal común.
CENTRAL TELEFONICA: Equipo que concentra y dirige tráfico de voz.
CODEC: su nombre proviene de las palabras codificador y decodificador, es
implementado para la conversión analógico/digital de la señal de voz y viceversa.
CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS: Técnica utilizada para establecer un canal de
comunicación, pasando por múltiples circuitos, utiliza todos los recursos de
comunicación durante toda la llamada.
CONMUTACIÓN DE PAQUETES: Técnica utilizada para el envío y recepción de
información que pasa por diferentes enrutadores que orientan la información hacía
el final, no utiliza todos los recursos para establecer una llamada o conexión.
H.323: estándar de la ITU-T utilizado para multimedia en las redes telefónicas como
videoconferencia, videos o imágenes.
GLOSARIO.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
202
HARDWARE: Se refiere a todos los elementos tangibles de una red de datos.
IN-BAND: Frecuencias de señalización que se encuentran dentro de la banda de
voz.
IP: protocolo de internet, encargado de regular el transporte de los paquetes que
son enviados a través red.
ISO: Organización Internacional de la Normalización.
JITTER: variación de la latencia que nos llevan a la perdida de sincronización.
LATENCIA: medición de tiempo que tarda la información en llegar de un punto a
otro.
MULTIPLEXAJE: Proceso por el cual un medio es aprovechado por múltiples
usuarios.
NAT: traducción de direcciones de red, protocolo que traduce las direcciones
privadas a publica y viceversa.
OSI: Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos
OUT-BAND: Frecuencias de señalización que se encuentran fuera de la banda de
voz.
PBX: central de comunicación privada. Encargada de establecer comunicación
entre telefonía IP.
PDU: Unidad de Datos de Protocolo.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
203
PROTOCOLO: normas o estándares que sirven para coordinar los elementos de
una red.
PSTN: Red de telefonía pública conmutada.
REENSAMBLAJE: Proceso dentro de las redes de datos en el cual los segmentos
son ordenados y reconstruidos a su forma original una vez que han pasado por el
proceso de segmentación.
RTCP: protocolo de control en tiempo real. Es una versión adicional a RTP, para
mantener la calidad de servicio.
SEGMENTACIÓN: Proceso dentro de las redes de datos en el cual la información
es dividida en pequeños trozos llamados segmentos, esto con la finalidad de hacer
eficiente el flujo de información que pasa a través de la red.
SEÑALIZACIÓN: Lenguaje común que permite que un abonado pueda establecer
una llamada.
SIP: protocolo de inicio de sesión, protocolo utilizado para la las comunicaciones de
voz y datos, utiliza menos recursos que el protocolo H.323.
SLOT TIME: Ranura de tiempo asignada a los abonados dentro del multiplexaje
por división de tiempo.
SOFTPHONE: software utilizado en un dispositivo, tiene las mismas características
o más de un teléfono convencional.
SOFTWARE: Se refiere a todos los elementos intangibles de una red de datos.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
204
T1: Interfaz Americana. Una conexión T1 puede soportar hasta 24 canales de voz
con un ancho de banda 64kbps por canal y un ancho de banda total de 1.5Mbps
TCP/IP: modelo de referencia basado en cuatro capas.
TCP: protocolo de control de transporte. Este protocolo es altamente confiable para
la transmisión de datos. Garantiza que la información llega a su destino.
TDM: Multiplexaje por división de tiempo.
TELEFONÍA IP: servicio que utiliza tecnología VoIP, para tener hacer llamadas de
voz a través de internet.
TEOREMA DE NYQUIST: Teorema establecido para que una señal pueda ser
muestreada y reconstruida a su forma original siempre y cuando la frecuencia de
muestreo sea dos veces la frecuencia de la señal original.
TICS: Tecnologías de información y de las comunicaciones.
UDP: protocolo de datagrama de usuario. Protocolo que no garantiza la entrega de
información. Es más rápido que TCP por lo tanto es menos seguro.
VoIP: voz sobre IP, es una tecnología utilizada para el funcionamiento de la
telefonía IP.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
205
Velte, Toby J.; Velte, Antonhy J. Manual de CISCO. 4ª Edición. México:
McGraw Hill, 2008. 671p. ISBN 9789701059272.
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Fecha de consulta: noviembre 2014.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
207
A. Particularidades de los dispositivos de hardware.
PC Desktop Compaq Presario SR1015LA.
Características Descripción
Microprocesador Pentium 4 ™ 2.8 Ghz
Memoria 1gb
Unidades
Disco Duro 40Gb
CD/DVD-ROM : 24X Máximo
Dimensiones Físicas
Profundidad 26 pulgadas (66 cm)
Ancho 17.5 pulgadas (45 cm)
Peso Máximo 60 lib (27 Kg)
Periféricos Integrados
1/1000BaseT Conector Ethernet
Conector Serial
Puerto PS2 Teclado
Puerto PS2 Ratón
4 Puertos USB
Puerto VGA
ANEXOS.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
208
Switch Enterasys A2H124-24P
Características Descripción
24 Puertos RJ-45
24 Puertos 10/100BASE-T Auto
negociables y Auto detectables.
Conectores UTP.
Dimensiones Físicas
(AnchoXProfundidadXAltura ) 4.4 H x 44.1 W x 21.0 D cm
Procesador MPC8241, 266 MHz processor
Memoria De Acceso Aleatorio
Dinámica (DRAM)
128 MB
Memoria Flash 16 MB
Temperatura de Operación 0°C a 40°C (32°F a 104°F)
Entradas Eléctricas
Voltaje 100 a 240 VCA
Frecuencia 50 a 60 Hz
5.1 Amp. Máx.
Soporte PoE (Power Over
Ethernet) Si
Puerto De Consola Puerto serial para configuración
mediante consola.
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
209
Teléfonos IP AVAYA 4602SW
Características Descripción
Protocolos soportados H.323 y compatible con SIP
Codecs Soportados G.729 a/b
G.711 u/a/law
Número de puertos
Ethernet
2 10/100 Mbps
Fuente de Alimentación No incluida
Soporte PoE (Power Over
Ethernet) Si
Número de líneas 2
Correo de Voz Si
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA TELEFÓNICO BASADO EN TELEFONÍA IP
210
Motorola SM56 PCI
Chipset data
Manufacturer
Motorola, Inc., datasheet not available.
Applications
PCI bus soft (HSP) modem.
Identifiers
PCI vendor ID: 1057, PCI device ID: 0300 ; SM56 PCI I PCI vendor ID: 1057, PCI device ID: 0302 ; SM56 PCI II
Linux support
Motorola has ceased support for their softmodem products. There is a Linux driver available in .rpm format for Redhat 7.1, but Motorola hashalted development.
Motorola SM56 driver page Old version archive See Jacques Goldberg's Linmodem Resources page for kernel 2.6.x
updates
Components
62412-51 SM56PCI I Softmodem 62802-51 SM56PCI II Softmodem