Telefonía IP y protocolos H323, H248, SIP

¿Qué es la telefonía IP? 

La Telefonía IP es una tecnología que permite integrar en una misma red - basada en protocolo IP - las comunicaciones de voz y datos. Muchas veces se utiliza el término de redes convergentes o convergencia IP, aludiendo a un concepto un poco más amplio de integración en la misma red de todas las comunicaciones (voz, datos, video, etc.).

Esta tecnología hace ya muchos años que está en el mercado (desde finales de los 90) pero no ha sido hasta hace poco que se ha generalizado gracias, principalmente, a la mejora y estandarización de los sistemas de control de la calidad de la voz (QoS) y a la universalización del servicio Internet.

Cuando hablamos de un sistema de telefonia IP estamos hablando de un conjunto de elementos que debidamente integrados permiten suministrar un servicio de telefonia (basado en VoIP) a la empresa. Los elementos básicos que forman este sistema son: la centralita IP, el Gateway IP y los diferentes teléfonos IP.

Redes de voz, datos y video sobre IP

Hoy en día, la convergencia de las comunicaciones de empresa - voz, datos y video - en una única red IP es una tendencia imparable. Esto es debido a que las soluciones que integran voz y datos, aportan importantes beneficios para las empresas y sus usuarios:

· Ahorros en llamadas

· Simplificación infraestructura de comunicaciones

· Optimización de la gestión

· Unificación del sistema de Telefonía entre sedes

· Movilidad / Ubicuidad del usuario

Sin embargo, una red convergente multiservicio debe estar correctamente diseñada y gestionada, puesto que se convierte en un elemento mucho más crítico al soportar todas las comunicaciones de empresa.

En ese sentido se deben tener muy en cuenta aspectos como la fiabilidad, seguridad y control de la calidad de servicio (QoS) para garantizar un funcionamiento óptimo de nuestras comunicaciones.

¿Que es VoIP?

VoIP proviene del ingles Voice Over Internet Protocol, que significa "voz sobre un protocolo de internet". Básicamente VoIP es un método por el cual tomando señales de audio analógicas del tipo de las que se escuchan cuando uno habla por teléfono se las transforma en datos digitales que pueden ser transmitidos a traves de internet hacia una dirección IP determinada.

¿Porque usar VoIP?

El VoIP permite la unión de dos mundos históricamente separados, el de la transmisión de voz y el de la transmisión de datos. Entonces, el VoIP no es un servicio sino una tecnología. VoIP puede transformar una conexión standard a internet en una plataforma para realizar llamadas gratuitas por internet. Usando algunos de los software gratuitos para llamadas VoIP que están disponibles en internet estamos salteándonos a las compañías tradicionales de telefonía, y por consiguiente, sus tarifas.

Tipos de Comunicación en la Telefonia IP

Utilizando VoIP no existe solo una sola forma de realizar una llamada, vamos a analizar las distintas opciones que nos presenta esta tecnología:

ATA: (analog telephone adaptor) Esta es la forma mas simple. Este adaptador permite conectar teléfonos comunes (de los que utilizamos en la telefonía convencional) a su computadora o a su red para utilizarlos con VoIP. El adaptador ATA es básicamente un transformador de analógico a digital.

Este toma la señal de la linea de teléfono tradicional y la convierte en datos digitales listos para ser transmitidos a trabes de internet. Algunos proveedores de VOIP están regalando adaptadores ATA junto con sus servicios, estos adaptadores ya vienen preconfigurados y basta con enchufarlos para que comiencen a funcionar.

Teléfonos IP (hardphones): Estos teléfonos a primera vista se ven como los teléfonos convencionales, con un tubo, una base y cables. Sin embargo los teléfonos ip en lugar de tener una ficha RJ-11 para conectar a las líneas de teléfono convencional estos vienen con una ficha RJ-45 para conectar directamente al router de la red y tienen todo el hardware y software necesario para manejar correctamente las llamadas VOIP. Próximamente, teléfonos celulares con Wi-Fi van a estar disponibles permitiendo llamadas VOIP a personas que utilicen este tipo de teléfonos siempre que exista conectividad a internet.

Computadora a Computadora: Esta es la manera mas fácil de utilizar VoIP, todo lo que se necesita es un micrófono, parlantes y una tarjeta de sonido, además de una conexión a internet preferentemente de banda ancha. Exceptuando los costos del servicio de internet usualmente no existe cargo alguno por este tipo de comunicaciones VoIP entre computadora y computadora, no importa las distancias.

Existen otras ventajas mas allá del costo para elegir a la telefonía IP:

Con VoIP uno puede realizar una llamada desde cualquier lado que exista conectividad a internet. Dado que los teléfonos IP transmiten su información a trabes de internet estos pueden ser administrados por su proveedor desde cualquier lugar donde exista una conexión. Esto es una ventaja para las personas que suelen viajar mucho, estas personas pueden llevar su teléfono consigo siempre teniendo acceso a su servicio de telefonía IP.

La mayoría de los proveedores de VOIP entregan características por las cuales las operadoras de telefonía convencional cobran tarifas aparte. Un servicio de VOIP incluye:

• Identificación de llamadas.

• Servicio de llamadas en espera.

• Servicio de transferencia de llamadas

• Repetir llamada

• Devolver llamada

• Llamada de 3 líneas (three-way calling).

En base al servicio de identificación de llamadas existen también características avanzadas referentes a la manera en que las llamadas de un teléfono en particular son respondidas. Por ejemplo, con una misma llamada en Telefonía IP puedes:

• Desviar la llamada a un teléfono particular

• Enviar la llamada directamente al correo de voz

• Dar a la llamada una señal de ocupado.

• Mostrar un mensaje de fuera de servicio

Desventajas de la Telefonía IP

Aun hoy en dia existen problemas en la utilización de VoIP, queda claro que estos problemas son producto de limitaciones tecnológicas y se verán solucionadas en un corto plazo por la constante evolución de la tecnología, sin embargo algunas de estas todavía persisten y se enumeran a continuación.

VoIP requiere de una conexión de banda ancha! Aun hoy en dia, con la constante expansión que están sufriendo las conexiones de banda ancha todavía hay hogares que tienen conexiones por modem, este tipo de conectividad no es suficiente para mantener una conversación fluida con VoIP. Sin embargo, este problema se vera solucionado a la brevedad por el sostenido crecimiento de las conexiones de banda ancha.

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). Esto es así porque el cable telefónico es todo lo que un teléfono convencional necesita para funcionar.

Llamadas al 911: Estas también son un problema con un sistema de telefonía VOIP. Como se sabe, la telefonía ip utiliza direcciones IP para identificar un numero telefónico determinado, el problema es que no existe forma de asociar una dirección ip a un área geográfica, como cada ubicación geográfica tiene un numero de emergencias en particular no es posible hacer una relación entre un numero telefónico y su correspondiente sección en el 911. Para arreglar esto quizás en un futuro se podría incorporar información geográfica dentro de los paquetes de transmisión del VOIP.

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 (tiempo de respuesta) o la perdida de paquetes. Las conversaciones telefónicas se pueden ver distorsionadas o incluso cortadas por este tipo de problemas. Es indispensable para establecer conversaciones VOIP satisfactorias contar con una cierta estabilidad y calidad en la línea de datos.

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.

En los casos en que se utilice un softphone la calidad de la comunicación VOIP se puede ver afectada por la PC, digamos que estamos realizando una llamada y en un determinado momento se abre un programa que utiliza el 100% de la capacidad de nuestro CPU, en este caso critico la calidad de la comunicación VOIP se puede ver comprometida porque el procesador se encuentra trabajando a tiempo completo, por eso, es recomendable utilizar un buen equipo junto con su configuración voip.

PROTOCOLO H.248 ( MEGACO).

Este protocolo se define en la Recomendación H.248 de la ITU-T.  El protocolo H.248 o Megaco permite la conmutación de llamadas de voz, fax y multimedia entre la red PSTN y las redes IP de siguiente generación. El protocolo Megaco, que tiene su origen en el protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol, Protocolo de control de puerta de enlace al medio), proporciona un control centralizado de las comunicaciones y servicios multimedia a través de redes basadas en IP. Megaco está adquiriendo solidez en el mercado porque permite una mayor escalabilidad que H.323, y da respuesta a las necesidades técnicas y a las funciones de conferencia multimedia que se pasaron por alto en el protocolo MGCP.

Funcionalmente, Megaco es un protocolo de señalización utilizado entre los elementos de una arquitectura distribuida que incluye media gateway y controladores de media gateway (conocidos a menudo como softswitches, gatekeeper o call server).

H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y el IETF. Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre sí, principalmente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP.   H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, ya que un Media Gateway Controller (MGC), controlará varios Media Gateways utilizando H.248, pero será capaz de comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIP.

Protocolo H323

H.323 es una recomendación del ITU-T (International Telecommunication Union), que define los protocolos para proveer sesiones de comunicación audiovisual sobre paquetes de red. Es utilizado comúnmente para Voz sobre IP y para videoconferencia basada en IP. Entre los que conforman la topología clásica de una red basada en H-323 tenemos:

Portero: realiza el control de llamada en una zona. Traduce direcciones, ofrece servicio de directorio, control de admisión de terminales, control de consumo de recursos y procesa la autorización de llamadas, así como también puede encaminar la señalización.

Pasarela: es el acceso a otras redes, de modo que realiza funciones de convertir los datos y traducción de señalización.

§ MCU: soporte multiconferencia. Se encarga de la negociación de capacidades.

Una Llamada en H323 se hace en 4 fases:

1. ESTABLECIMIENTO

· En esta fase lo uno de los terminales se registra en el gatekeeper utilizando el protocolo RAS (Registro, admisión y estado).

· Posteriormente utilizando el protocolo H.225 se manda un mensaje de SETUP para iniciar una llamada H.323

· El terminal llamado contesta con un CALL PROCEEDING advirtiendo del intento de establecer una llamada.

· En este momento el segundo terminal tiene que registrarse con el gatekeeper utilizando el protocolo.

· El mensaje ALERTING indica el inicio de la fase de generación de tono.

· Y por último CONNECT indica el comienzo de la conexión.

2. SEÑALIZACIÓN DE CONTROL

· En esta fase se abre una negociación mediante el protocolo H.245, el intercambio de los mensajes entre los dos terminales establecen quién será master y quién slave, las capacidades de los participantes y codecs de audio y video a utilizar.

3. AUDIO

Los terminales inician la comunicación y el intercambio de audio (o video) mediante el protocolo RTP/RTCP.

4. DESCONEXIÓN

· En esta fase cualquiera de los participantes activos en la comunicación puede iniciar el proceso de finalización de llamada mediante mensajes Close Logical Channel y End Session Comand de H.245.

· Posteriormente utilizando H.225 se cierra la conexión con el mensaje RELEASE

Protocolo SIP

“Session Initiation Protocol” o SIP (Protocolo de Iniciación de Sesión), es un protocolo de señalización definido por el “Internet Engineering Task Force” o IETF que permite el establecimiento, la liberación y la modificación de sesiones multimedia (RFC3261). Este protocolo hereda de ciertas funcionalidades de los protocolos “Hyper Text Transport Protocol” o “http”, utilizados para navegar sobre el WEB y “Simple Mail Transport Protocol” o “SMTP”, utilizados para transmitir mensajes electrónicos (e-mails). SIP se apoya sobre un modelo transacción al cliente/servidor como http. El direccionamiento utiliza el concepto “Uniform Resource Locator” o “URL SIP” parecido a una dirección E-mail. Cada participante en una red SIP es entonces alcanzable vía una dirección, por medio de una URL SIP. Por otra parte, los requerimientos SIP son satisfechos por respuestas identificadas por un código digital. De hecho, la mayor parte de los códigos de respuesta SIP han sido tomados del protocolo http. Por ejemplo, cuando el destinatario no está ubicado, un código de respuesta «404 Not Found» esta devuelto. Un requerimiento SIP esta constituido de “headers” o encabezamientos, al igual que un mando SMTP. Por fin, SIP, al igual de SMPT es un protocolo textual.

El protocolo SIP es solo un protocolo de señalización. Una vez la sesión establecida, los participantes de la sesión intercambian directamente su trafico audio / video a través del protocolo “Real-Time Transport Protocol” o RTP. Por otra parte, SIP no es un protocolo de reservación de recursos, y en consecuencia, no puede asegurar la calidad de servicio. Se trata de un protocolo de control de llamada y no de control del medio.

SIP tampoco es un protocolo de transferencia de fichero tal como “http”, usado con el fin de transportar grandes volúmenes de datos. Ha sido concebido para transmitir mensajes de señalización cortos con el fin de establecer, mantener y liberar sesiones multimedia. Mensajes cortos, no relativos a una llamada pueden sin embargo ser transportados por SIP al estilo de SMS.

Entidades SIP

SIP define dos tipos de entidades: los clientes y los servidores. De manera más precisa, las entidades definidas por SIP son:

 El Servidor Proxy (Proxy Server): el recibe solicitudes de clientes que el mismo trata o encamina hacia otros servidores después de haber eventualmente, realizado ciertas modificaciones sobre estas solicitudes.

 El Servidor de Redireccionamiento (Redirect Server): se trata de un servidor quien acepta solicitudes SIP, traduce la dirección SIP de destino en una o varias direcciones de red y las devuelve al cliente. De manera contraria al Proxy Server, el Redirect Server no encamina las solicitudes SIP. En el caso de la devolución de una llamada, el Proxy Server tiene la capacidad de traducir el numero del destinatario en el mensaje SIP recibido, en un numero de reenvió de llamada y encaminar la llamada a este nuevo destino, y eso de manera transparente para el cliente de origen; para el mismo servicio, el Redirect Server devuelve el nuevo número (numero de reenvió) al cliente de origen quien se encarga de establecer una llamada hacia este nuevo destino.

 El Agente Usuario (User Agent) o “UA”: se trata de una aplicación sobre un equipo de usuario que emite y recibe solicitudes SIP. Se materializa por un software instalado sobre un « User Equipment » o UE: una PC, un teléfono IP o una estación móvil UMTS.

 El Registrador (Registrar): se trata de un servidor quien acepta las solicitudes SIP REGISTER. SIP dispone de la función de registro de los usuarios. El usuario indica por un mensaje REGISTER emitido al Registrar, la dirección donde es localizable (dirección IP). El “Registrar” actualiza entonces una base de dato de localización. El registrador es una función asociada a un Proxy Server o a un Redirect Server. Un mismo usuario puede registrarse sobre distintas UAs SIP, en este caso, la llamada le será entregada sobre el conjunto de estas UAs.

Métodos SIP

El RFC 3261 define seis solicitudes / requerimientos o métodos SIP.

El método “INVITE” es usado con el fin de establecer una sesión entre UAs. INVITE corresponde al mensaje ISUP IAM o al mensaje Q.931 SET UP y contiene las informaciones sobre el que genera la llamada y el destinatario así como sobre el tipo de flujos que serán intercambiados (voz, video,...).

Cuando un UA que emitió el método SIP INVITE recibe una respuesta final a la invitación (ejemplo: 200 OK), el confirma la recepción de esta respuesta por medio de un método “ACK”. Una respuesta del tipo “busy” o “answer” es considerada como final mientras una respuesta tipo “ringing” significando que el destinatario ha sido avisado es una respuesta provisoria.

El método “BYE” permite la liberación de una sesión anteriormente establecida. Corresponde al mensaje RELEASE de los protocolos ISUP y Q.931. Un mensaje BYE puede ser emitido por el que genera la llamada o el que la recibe.

El método “REGISTER” es usado por una UA con el fin de indicar al Registrar la correspondencia entre su Dirección SIP y su dirección de contacto (ejemplo: dirección IP).

El método “CANCEL” es utilizado para pedir el abandono de la llamada en curso pero no tiene ningún efecto sobre una llamada ya aceptada. De hecho, solo el método “BYE” puede terminar una llamada establecida.

El método “OPTIONS” es utilizado para interrogar las capacidades y el estado de un User Agent o de un servidor. La respuesta contiene sus capacidades (ejemplo: tipo de media siendo soportado, idioma soportado) o el hecho de que el UA sea indisponible.

Respuestas SIP

Después de haber recibido y interpretado un requerimiento SIP, el destinatario de este requerimiento devuelve una respuesta SIP. Existen seis clases de respuestas:

 Clase 1xx : Información, el requerimiento ha sido recibido y esta en curso de tratamiento.

 Clase 2xx: Éxito, el requerimiento ha sido recibido, entendido y aceptado.

 Clase 3xx: Reenrutamiento, la llamada requiere otros procesamientos antes de poder determinar si puede ser realizada.

 Clase 4xx: Error requerimiento cliente, el requerimiento no puede ser interpretado o servido por el servidor. El requerimiento tiene que ser modificado antes de ser reenviado.

 Clase 5xx: Error servidor, el servidor fracasa en el procesamiento de un requerimiento aparentemente valido.

 Clase 6xx: Fracaso global, el requerimiento no puede ser procesado por ningún servidor.

Arquitectura de servicios SIP

La arquitectura de servicios SIP de base está constituida de servidores de aplicación, de servidores de media y de S-CSCF.

El servidor de aplicación SIP ejecuta servicios (ejemplo: Push To Talk, Presence, Prepaid, Instant messaging, etc...) y pueden influenciar el desempeño de la sesión a pedido del servicio. El servidor de aplicación corresponde al SCP de la Red Inteligente.

El servidor de media SIP (llamado en las recomendaciones el Multimedia Resource Function o MRF) establece conferencias multimedia, toca anuncios vocales o multimedia y colecta informaciones de usuario. Se trata de la evolución de la entidad Specialized Resource Point o SRP en el mundo multimedia.

El servidor de llamada SIP (Proxy Server) tiene el papel de punto desde el cual un servicio puede ser requerido. El dispone del perfil de servicio del abonado que le indica los servicios suscritos por el abonado y bajo cuales condiciones invocar estos servicios. Corresponde al SSP de la arquitectura Red Inteligente.