miércoles, 22 de febrero de 2012

ARQUITECTURA DE TELEFONIA TRADICIONAL Y ARQUITECTURA DE TELEFONIA IP


Arquitectura telefonía tradicional- Arquitectura telefonía IP
Telefonía Tradicional
●Teléfono Inventado en 1876 por Antonio Meucci (atribuido a Alexander Graham Bell hasta el 2002).
●Idea principal:
–Hacer audible la palabra hablada a largas distancias
●Originalmente: Transmisión sobre un hilo de hierro, comunicación punto a punto.
●Hoy en día: 1000 millones de teléfonos repartidos por todo el mundo.

Telefonía Tradicional: Arquitectura Inicial
 
 Conexión punto a punto
. Inicialmente, conmutación manual
 
La red telefónica básica RTB, o en la literatura inglesa PSTN, fue creada para transmitir la voz humana. Tanto por la naturaleza de la información a transmitir, como por la tecnología disponible en la época en que fue creada, esta es de tipo analógico. Hasta hace poco se denominaba RTC o Red Telefónica Conmutada, pero la aparición del sistema RDSI3 (digital  pero basado también en la conmutación de circuitos), ha hecho que se prefiera utilizar la terminología RTB para la primitiva red telefónica (analógica), reservando las siglas RTC para las redes conmutadas de cualquier tipo (analógicas y digitales); así pues, la RTC incluye la primitiva RTB y la moderna RDSI (Red Digital de Servicios Integrados). RTB es en definitiva la línea que tenemos en el hogar o la empresa, cuya utilización ha estado enfocada fundamentalmente hacia las comunicaciones mediante voz, aunque cada vez más ha ido tomando auge el uso para transmisión de datos como fax, Internet, etc.

Arquitectura Telefonía IP
La arquitectura para la telefonía IP es básica y muy parecida a la que tiene la PSTN, a continuación se describen las partes de la arquitectura:
·         Terminales: son los teléfonos IP o los programas que los sustituyen y actúan como herramientas para la comunicación.

·         Gatekeepers: son el re emplazo de las centrales telefónicas convencionales que se usan en la PSTN. Las centrales telefónicas IP son totalmente digitales que brindan valores agregados a sus usuarios.

·         Gateway: es el enlace con la red telefónica convencional para tener comunicación con los teléfonos convencionales.

Esta estructura puede ser utilizada para interconectar las sucursales de una misma empresa, con la ventaja de que todas las comunicaciones serían gratuitas y a medida que pasa el tiempo más empresas y personas utilizan esta tecnología lo que abarataría costos porque serían gratis las llamadas entre las empresas y personas que trabajen con VoIP 
Los protocolos para Telefonía IP son los siguientes:
Ø  H.323, este estándar proporciona una base para comunicaciones de audio, video y datos a través de una red IP, que no proporciona QoS. Los productos que cumplen con este estándar pueden inter operar con productos de otras marcas. H.323 tiene una gran cantidad de dispositivos específicos y tecnologías embebidas en ordenadores personales, para comunicación punto a punto o conferencias  multipunto. H.323 tiene control de llamadas, gestión multimedia y de la capacidad de transmisión.

Ø  Session Initiation Protocol (SIP), es un protocolo para la inicialización, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuario, como voz, video, mensajería instantánea, juegos en línea y realidad virtual. SIP fue aceptado como protocolo de señalización de 3GPP y elemento de la arquitectura IP Multimedia Subsystem (IMS).SIP es un protocolo para señalización para VoIP, junto a H.323.

Ø  Media Gateway Control Protocol (MGCP), es un protocolo tipo cliente-servidor de VoIP, (RFC 3435). Se compone de tres sistemas:
Media Gateway Controller (MGC), realiza el control de la señalización IP; Media Gateway (MG), realiza la conversión del contenido multimedia; y Signaling Gateway (SG), controla la señalización de la red de conmutación de circuitos. Su sucesor es Megaco

Componentes H.323
Terminal

Un terminal H.323 es un extremo de la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real con otro terminal H.323, gateway o unidad de control multipunto (MCU). Esta comunicación consta de señales de control, indicaciones, audio, imagen en color en movimiento y /o datos entre los dos terminales. Conforme a la especificación, un terminal H.323 puede proporcionar sólo voz, voz y datos, voz y vídeo, o voz, datos y vídeo.

Un terminal H.323 consta de las interfaces del equipo de usuario, el códec de video, el códec de audio, el equipo telemático, la capa H.225, las funciones de control del sistema y la interfaz con la red por paquetes.

a. Equipos de adquisición de información: Es un conjunto de cámaras, monitores, dispositivos de audio (micrófono y altavoces) y aplicaciones de datos, e interfaces de usuario asociados a cada uno de ellos.

b. Códec de audio: Todos los terminales deberán disponer de un códec de audio, para codificar y decodificar señales vocales (G.711), y ser capaces de transmitir y recibir ley A y ley μ. Un terminal puede, opcionalmente, ser capaz de codificar y decodificar señales vocales. El terminal H.323 puede, opcionalmente, enviar más de un canal de audio al mismo tiempo, por ejemplo, para hacer posible la difusión de 2 idiomas.



c. Códec de video: En los terminales H.323 es opcional.

d. Canal de datos: Uno o más canales de datos son opcionales. Pueden ser unidireccionales o bidireccionales.

e. Retardo en el trayecto de recepción: Incluye el retardo añadido a las tramas para mantener la sincronización, y tener en cuenta la fluctuación de las llegadas de paquetes. No suele usarse en la transmisión sino en recepción, para añadir el retardo necesario en el trayecto de audio para, por ejemplo, lograr la sincronización con el movimiento de los labios en una videoconferencia.

f. Unidad de control del sistema: Proporciona la señalización necesaria para el funcionamiento adecuado del terminal. Está formada por tres bloques principales: Función de control H.245, función de señalización de llamada H.225 y función de señalización RAS.
 Función de control H.245: Se utiliza el canal lógico de control H.245 para llevar mensajes de control extremo a extremo que rige el modo de funcionamiento de la entidad H.323. Se ocupa de negociar las capacidades (ancho de banda) intercambiadas, de la apertura y cierre de los canales lógicos y de los mensajes de control de flujo. En cada llamada, se puede transmitir cualquier número de canales lógicos de cada tipo de medio (audio, video, datos) pero solo existirá un canal lógico de control, el canal lógico 0.

Función de señalización de la llamada H.225: Utiliza un canal lógico de señalización para llevar mensajes de establecimiento y finalización de la llamada entre 2 puntos extremos H.323. El canal de señalización de llamada es independiente del canal de control H.245. Los procedimientos de apertura y cierre de canal lógico no se utilizan para establecer el canal de señalización. Se abre antes del establecimiento del canal de control H.245 y de cualquier otro canal lógico. Puede establecerse de terminal a terminal o de terminal a gatekeeper.

· Función de control RAS (Registro, Admisión, Situación): Utiliza un canal lógico de señalización RAS para llevar a cabo procedimientos de registro, admisión, situación y cambio de ancho de banda entre puntos extremos (terminales, gateway.) y el gatekeeper. Sólo se utiliza en zonas que tengan un gatekeeper. El canal de señalización RAS es independiente del canal de señalización de llamada, y del canal de control H.245. Los procedimientos de apertura de canal lógico H.245 no se utilizan para establecer el canal de señalización RAS. El canal de señalización RAS se abre antes de que se establezca cualquier otro canal entre puntos extremos H.323.

g. Capa H.225: Se encarga de dar formato a las tramas de video, audio, datos y control transmitidos en mensajes de salida hacia la interfaz de red y de recuperarlos de los mensajes que han sido introducidos desde la interfaz de red. Además lleva a cabo también la alineación de trama, la numeración secuencial y la detección/corrección de errores.

h. Interfaz de red de paquetes: Es específica en cada implementación. Debe proveer los servicios descritos en la recomendación H.225. Esto significa que el servicio extremo a extremo fiable (por ejemplo, TCP) es obligatorio para el canal de control H.245, los canales de datos y el canal de señalización de llamada.

El servicio de extremo a extremo no fiable (UDP, IPX) es obligatorio para los canales de audio, los canales de video y el canal de RAS. Estos servicios pueden ser dúplex o símplex y de unicast o multicast dependiendo de la aplicación, las capacidades de los terminales y la configuración de la red.

Gateway
Un gateway H.323 es un extremo que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real entre terminales H.323 en la red IP y otros terminales o gateways en una red conmutada. En general, el propósito del gateway es reflejar transparentemente las características de un extremo en la red IP a otro en una red conmutada y viceversa.
 Gatekeeper
El gatekeeper es una entidad que proporciona la traducción de direcciones y el control de acceso a la red de los terminales H.323, gateways y MCUs. El gatekeeper puede también ofrecer otros servicios a los terminales, gateways y MCUs, tales como gestión del ancho de banda y localización de los gateways.

El Gatekeeper realiza dos funciones de control de llamadas que preservan la integridad de la red corporativa de datos. La primera es la traslación de direcciones de los terminales de la LAN a las correspondientes IP o IPX, tal y como se describe en la especificación RAS. La segunda es la gestión del ancho de banda, fijando el número de conferencias que pueden estar dándose simultáneamente en la LAN y rechazando las nuevas peticiones por encima del nivel establecido, de manera tal que se garantice ancho de banda
suficiente para las aplicaciones de datos sobre la LAN.

El Gatekeeper proporciona todas las funciones anteriores para los terminales, Gateways y MCUs, que están registrados dentro de la denominada Zona de control H.323. Además de las funciones anteriores



Protocolos Estándar SIP Vs. H.323
H323 es el protocolo más definido pero adolece de cierta falta de flexibilidad.  SIP está menos definido pero es más fácil de integrar, ¿Que protocolo ganará al final? Es difícil de decir pero dependerá de la aplicación que cada uno quiera desarrollar. (SIP es más fácil de implementar aunque los conceptos de H.323 son mejores).


H.323
SIP


Arquitectura
H.323 cubre casi todos los servicios como capacidad de intercambio, control de conferencia, señalización básica, calidad de servicio, registro, servicio de descubrimiento y más.
SIP es modular y cubre la señalización básica, la localización de usuarios y el registro. Otras características se implementan en protocolos separados.  

Componentes
Terminal/Gateway
UA
Gatekeeper
Servidores

Protocolos
RAS/Q.931
SI
H.245
SDP
Funcionalidades de control de llamada
Transferencia de llamada (Call Transfer)
Si
Si
Expedición de llamada (Call Forwarding)
Si
Si
Tenencia de llamada (Call Holding)
Si
Si
Llamada estacionada/recogida (Call Parking/Pickup)
Si
Si
Llamada en espera (Call Waiting)
Si
Si
Indicación de mensaje en espera (Message Waiting Indication)
Si
No
Identificación de nombre (Name Identification)
Si
No
Terminación de llamada con subscriptor ocupado (Call Completion on Busy Subscriber)
Si
Si
Ofrecimiento de llamada (Call Offer)
Si
No
Intrusión de llamada (Call Intrusion)
Si
No
  
H.323 las divide en los protocolos H.450, RAS, H.245 y Q.931

Características Avanzadas

Señalización multicast (Multicast Signaling)
Si, requiere localización (LRQ) y descubrimiento automático del gatekeeper (GRQ).
Si, ejemplo, a través de mensajes de grupo INVITEs.

Control de la llamada de un tercero (Third-party Call Contro)l
Si, a través de pausa de la tercera parte y re-enrutando según esta definido en H.323. Un control más sofisticado se define en el estándar de las series H.450.x.

Si, según se describe en los borradores (Drafts) del protocolo.
Conferencia
Si
Si
Pinchar para llamar (Click for Dial)
Si
Si
Escalabilidad









Número amplio de dominios (Large Number of Domains)
La intención inicial de H.323 fue el soporte de LANs, por lo que está pensado para el direccionamiento de redes amplias. El concepto de zona fue añadido para acomodar este direccionamiento amplio. Los procedimientos son definidos por localización de usuarios a través de nombres de email. El anexo G define la comunicación entre dominios administrativos, describiendo los métodos para resolución de direcciones, autorización de acceso y el reporte entre dominios administrativos. En las búsquedas multidominio no hay formas sencillas de detectar bucles. La detección de bucles se puede realizar a través del campo "PathValue" pero introduce problemas relativos a la escalabilidad.


SIP soporta de manera inherente direccionamientos de áreas. Cuando muchos servidores están implicados en una llamada SIP usa un algoritmo similar a BGP que puede ser usado en una manera sin estado evitando problemas de escalabilidad. Los SIP Registrar y servidores de redirección fueron diseñados para soportar localización de usuarios.


Gran cantidad de llamadas (Large Number of Calls)

El control de llamadas en se implementa de una manera sin estado. Un gateway usa los mensajes definidos en H.225 para ayudar al gatekeeper en el balanceo de carga de los gateways implicados.
El control de llamadas en se implementa de una manera sin estado. SIP soporta escalabilidad n a n entre UAs y servidores. SIP necesita menos ciclos de CPU para generar mensajes de señalización Por lo tanto, teóricamente un servidor puede manejar más transacciones. SIP ha especificado un método de balanceado de carga basado en el mecanismo de traslación DNS SRV.




Estado de la conexión


Con estado o sin estado.


Con estado o sin estado. Una llamada SIP es independiente de la existencia de una conexión en la capa de transporte, pero sin embargo la señalización de llamadas tiene que ser terminada explícitamente.



internacionalización

Si, H.323 usa Unicode (BMPString con ASN.1) para alguna información textual (h323-id), pero generalmente tiene pocos parametros textuales
Si, SIP usa Unicode (ISO 10646-1), codificado como UTF-8, para todas las cadenas de texto, permitiendo todos los caracteres para nombres, mensajes y parametros. SIP provee metodos para la indicación del idioma y preferencias del idioma.






Seguridad



Define mecanismos de seguridad y facilidades de negociación mediante H.235, puede usar SSL para seguridad en la capa de transporte.
SIP soporta autentificación de llamante y llamado mediante mecanismos HTTP. Autenticación criptográfica y encriptación son soportados salto a salto por SSL/TSL pero SIP puede usar cualquier capa de transporte o cualquier mecanismo de seguridad de HTTP, como SSH o S-HTTP. Claves para encriptación multimedia se ofrecen usando SDP. SSL soporta autenticación simétrica y asimétrica. SIP también define autenticación y encriptación final usando PGP o S/MIME.




Interoperabilidad entre versiones

La compatibilidad hacia atás de H.323 permite que todas las implementaciones basadas en diferentes versiones de H.323 sean fácilmente integrables.
En SIP, una nueva versión puede descartar características que no van a ser soportadas más. Esto consigue reducir el tamaño del código y la complejidad del protocolo, pero hace perder cierta compatibilidad entre versiones.


Implementación de la Interoperabilidad
H.323 provee una guía de implementación, que clarifica el standard y ayuda a la interoperabilidad entre diferentes implementaciones.
SIP no prevee ninguna guía de interoperabilidad




Facturación

Incluso con el modelo de llamada directa H.323, la posibilidad de facturar la llamada no se pierde porque los puntos finales reportan al gatekeeper el tiempo de inicio y finalización de la llamada mediante el protocolo RAS.
Si un proxy SIP quiere recoger información de facturación no tiene otra opción que revisar el canal de señalización de manera constante para detectar cuando se completa la llamada. Incluso así, las estadísticas están sesgadas porque la señalización de la llamada puede tener retardos.




Codecs
H.323 suporta cualquier codec, estandarizado o propietario, no sólo codecs ITU-T, por ejemplo codecs MPEG o GSM. Muchos fabricaantes soportan codecs propietarios a través de ASN.1 que es equivalente en SIP a "códigos privados de mutuo acuerdo" Cualquier codec puede ser señalizado a través de la característica Generic Capability añadida en H.323v3.
SIP soporta cualquier codec IANA-registered (es una característica heredada) o cualquier codec cuyo nombre sea de mutuo acuerdo.

Bifurcación de llamadas (Call Forking)
Un gatekeeper H.323 puede controlar la señalización de la llamada y puede bifurcar a cualquier número de dispositivos simultáneamente.
Un proxy SIP puede controlar la señalización de la llamada y puede bifurcar a cualquier número de dispositivos simultáneamente.


Protocolo de transporte
Fiable (Reliable) o no fiable (unreliable), ej., TCP o UDP. La mayoría de las entidades H.323 usan transporte fiable (TCP) para señalización.
Fiable (Reliable) o no fiable (unreliable), ej., TCP o UDP. La mayoría de las entidades SIP usan transporte no fiable (UDP) para señalización.


Codificación de mensajes (Message Encoding)
H.323 codifica los mensajes en un formato binario compacto adecuado para conexiones de gran ancho de banda.
SIP codifica los mensajes en formato ASCII, adecuado para que lo puedan leer los humanos.

Direccionamiento (Addressing)
Mecanismos de señalización flexibles, incluyendo URLs y números E.164.
SIP sólo entiende direcciones del estilo URL.





Interconexión Red Telefónica Pública (PSTN Interworking)
H.323 toma prestado de la red telefónica pública protocolos como Q.931 y está por tanto bien adecuada para la integración. Sin embargo, H.323 no emplea la analogía a tecnología de conmutación de circuitos de red telefónica pública de SIP. H.323 es totalmente una red de conmutación de paquetes. El como los controles deben implementarse en la arquitectura H.323 está bien recogido en el estándar.
SIP no tiene nada en común con la red telefónica pública y esa señalización debe ser "simulada" en SIP. SIP no tiene ninguna arquitectura que describa cómo deben implementarse los controles.


Detección de bucles (Loop Detection)
Si, los gatekeepers pueden detectar bucles mirando los campos "CallIdentifier" y "destinationAddress" en los mensajes de procesamiento de la llamada. Combinando ambos se pueden detectar bucles
Si, el campo "Via" de la cabecera de los mensajes SIP facilita el proceso. Sin embargo, este campo "Via" puede generar complejidad en los algoritmos de detección de bucles y se prefiere usar la cabecera "Max-Forwards" para limitar el número de saltos y por tanto los bucles.

Puertos mínimos para una llamada VoIP
5 (Señalización de llamada, 2 RTP, and 2 RTCP.)
5 (Señalización de llamada, 2 RTP, and 2 RTCP.)



Conferencias de vídeo y datos
H.323 suporta todo tipo de conferencia de vídeo y datos. Los procedimientos permiten control de la conferencia y sincronización de los streams de audio y vídeo,
SIP no soporta protocolos de vídeo como T.120 y no tiene ningún protocolo para control de la conferencia.

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