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Protocolos De Señalización en Telefonia IP H323 / SIP

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victor vera nuñez

on 14 April 2014

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Transcript of Protocolos De Señalización en Telefonia IP H323 / SIP

Características
PROTOCOLO SIP "Session Initiation Protocol"
Protocolos de Señalización en Telefonía IP H323 / SIP

Expositor: Víctor Vera Núñez

Elementos de una Red H.323
Pasarela H.323 (Gateway):
Permite la conexión de la red H323 con redes distintas como las redes telefónicas (PSTN).

Gatekeeper:
Representan el elemento con inteligencia dentro de la red H323, el gatekeeper se encarga de administrar y definir una “zona”, actuando como monitor de todas las llamadas

H 323
Stack de Protocolos H.323
H.225

- Se emplea durante el establecimiento de las conexiones entre puntos finales (Gateway y terminales). Consta de 2 partes:

1.- H225, Q931
(Control de la llamada) Controla el establecimiento y liberación de la llamada.

2.- H225, RAS
(Utilizada en los procesos de registro de terminales y descubrimiento del gatekeeper.
Transporte y Codec
RTP y RTCP se utilizan para el transporte de los medios y el control del transporte de los medios respectivamente.
MCUs (Unidad de Control Multipunto):
Es un punto final encargado de dar soporte a las conferencias entre tres o más puntos finales, consta de 2 partes:

a) MC (Controlador Multipunto):
Negocia las capacidades entre los diferentes terminales.

b) MP (Procesador Multipunto):
Distribuye los flujos de audio / datos / video entre los distintos terminales.

H.245

-Es el protocolo de señalización utilizado en el canal de control multimedia.

-Se utiliza para negociar los parámetros de las llamadas.
Codificación de Audio y Video:
Protocolo de capa de aplicación de petición respuesta que se asemeja a dos protocolos de internet HTTP y SMTP

El direccionamiento utiliza el concepto de “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

El protocolo SIP es solo un protocolo de señalización. Una vez la sesión establecida, los participantes de la sesión intercambian directamente su tráfico audio / video a través del protocolo “Real-Time Transport Protocol” o RTP
.
Entidades SIP
SIP define dos tipos de entidades: Clientes y Servidores.

Todos los elementos SIP deben implementar obligatoriamente TCP y UDP. En ambos protocolos escucha en el puerto 5060.
Agente de Usuario
Es una aplicación con arquitectura cliente / servidor que se utiliza para iniciar y terminar las sesiones. El cliente (UAC) se encarga de realizar peticiones SIP, mientras que el servidor (UAS) notifica al usuario cuando se recibe una petición y responde a dicha petición.
Servidor de Redirecciones
Servidor Proxy
Contiene funciones de servidor y cliente, actúa como un intermediario que realiza peticiones en nombre de otros clientes.
Servidor de Registro
Almacena (o actualiza) en una base de datos la información de contacto del usuario que realiza la petición.
Al igual que H323, SIP utiliza RTP/RTCP como contenedor para transportar los datos multimedia en tiempo real.
Mensajes SIP
El protocolo SIP define principalmente seis tipos de solicitudes:
Invite
: establece una sesión entre UAs contiene información sobre el que genera la llamada y el destinatario.
Bye
: Libera una sesión previamente establecida..
Register
: comunica la localización de usuario (nombre de equipo, IP).
ACK
: confirma una solicitud INVITE.
Cance
l : Pide el abandono de una llamada en curso.
Options
: interroga las capacidades y el estado de un User Agent.
Y seis clases de respuestas:

1XX: Respuestas informativas
2XX: respuestas de éxito
3XX: respuestas de redirección
4XX: errores de solicitud
5XX: errores de servidor
6XX: errores globales

H323 / SIP: Comparaciones, Diferencias, Similitudes.
H323 como estándar UIT-T describe un marco específico y completo que abarca: protocolos detallados, estado de las máquinas y flujo de mensajes para comunicaciones multimedia, esto incluye indicaciones específicas para factores como calidad de servicio, seguridad, etc.
SIP en cambio sigue la filosofía IETF donde los sistemas y las aplicaciones son enmarcados por la combinación de módulos . SIP solo gestiona sesiones, no aspira a nada mas , todo aquello que escape a este marco no es realizado por SIP que lo deja en manos de otros protocolos o sistemas


Ambos protocolos realizan las mismas tareas básicas de telefonía (establecimiento de llamada y señalización de su inicio, tonos de marcación y terminación), así como la señalización de características de su mantenimiento, identificación y transferencia de llamadas. Sin embargo, mientras que en las redes H.323 estas tareas dependen de un servidor central (con terminales "tontos" en los extremos), SIP asume un esquema más descentralizado, desplazando cierta inteligencia hacia los clientes (teléfonos, PC, dispositivos inalámbricos, etc.).

ARQUITECTURA DE H.323.
Los terminales son los puntos terminales de la red permitiendo bidireccionales en tiempo real. Todo terminal debe permitir comunicaciones de voz, mientras que los videos o los datos son opcionales. También debe soportar H.245, que es el protocolo usado para negociar el uso de los canales y las características de los datos.
ARQUITECTURA DE H.323.
Las pasarelas son elementos de la red H.323 preparados para la inter-operatividad con otras redes. Se distinguen dos elementos en la arquitectura interna de una pasarela:

• El MGC es el encargado de la gestión y traducción de los elementos de la comunicación relativos a la señalización de llamadas en ambos extremos.
• El MG que maneja y traduce los formatos de audio, video o datos sobre las distintas interfaces, controlando la facción de más bajo nivel.

ARQUITECTURA DE H.323.
Los Gatekeepers son los elementos más importantes de una red H.323, a pesar de que su existencia es opcional. Actúan como punto central para todas las llamadas de su Zona, y proporciona servicios de control de llamadas a todos los puntos finales registrados en él
ARQUITECTURA DE H.323
TERMINALES.
Los terminales más habituales que pueden encontrarse son teléfonos, videoteléfonos, dispositivos IVR, sistemas de buzón de voz o teléfonos software
PASARELAS.
ARQUITECTURA DE H.323.
PASARELAS.
ARQUITECTURA DE H.323.
Como por ejemplo de pasarelas están pasarelas analógicas con la PSTN, las pasarelas digitales con RDSI, o incluso pasarelas con otras redes H.323. Entre otras capacidades, las pasarelas con la PSTN deberán reconocer señales DTMF y transmitirlas por H.323.
PASARELAS.
La comunicación entre el MGC y los MGs se lleva a cabo mediante una especificación separada, la H.248, también conocida como MEGACO (MEdia GAteway COntrol)
GATEKEEPERS
ARQUITECTURA DE H.323.
GATEKEEPERS
ARQUITECTURA DE H.323.
GATEKEEPERS
El servicio de control de llamadas más importante que realiza un gatekeeper es la traducción de direcciones, de alias de red (entre los cueles se pueden encontrar números marcados, secuencias de caracteres, direcciones URL o emails) a direcciones de transporte (típicamente direcciones IP). De esta forma, en una red sin Gatekeepers los terminales tendrían que conocer la dirección de transporte de cada destino de sus comunicaciones.

Pero también se encarga del control de accesos: si existe un Gatekeeper en la zona H.323, cada uno de los terminales que deseen comenzar o recibir una llamada deberá solicitar acceso a su gatekeeper.

La tercera de sus tareas base es el control del ancho de banda de la red H.323, permitiendo o denegando llamadas en los casos en los que el trafico supere ciertos límites, previamente configurados. El Gatekeeper dispone de mecanismo para conocer números detallados acerca de cada llamada activa en su zona. Incluso, si fuera necesarios, podría cortar llamada durante el transcurso de una comunicación.

Gatekeeper desempeña funciones de gestión de Zona encargándose de:

Comunicar e intercambiar las tablas de rutas relativas a su zona con otros Gatekeepers.
Comunicar estadísticas relativas a la calidad de servicio de los terminales en su zona en tiempo real
Distribuir planes de marcado entre estos terminales.

ARQUITECTURA DE H.323.
GATEKEEPERS
Los altérnate Gatekeepers son una lista de Gatekeepers alternativos de los cuales dispone cada terminal en caso de caída de su gatekeepers, para que en ningún momento se carezca de las información de direccionamiento.
BORDER ELEMENTS
ARQUITECTURA DE H.323.
GATEKEEPERS
Los elementos de borde suponen un nivel más en la jerarquía de direccionamiento H.323. Dotando de mayor flexibilidad y potencia a la gestión de rutas. En realidad su funcionamiento es como el de cualquier Gatekeepers, solo que, además, guarda en su interior la información de tablas de rutas de todos los Gatekeepers dentro de su dominio administrativo, participación además de la autorización de llamada entre estos dominios. Un dominio administrativo no es, en definitiva, sino un conjunto de zonas bajo el control de un único elemento de borde.
MCUs
Las MCUs (unidades de control multipunto) soporta la gestión de las muti-conferencias. Su uso resulta una potente capacidad para administrar y gestionar multiconferencias de forma robusta.
Una MCU se descompone en :
un MC (Multipoint Controller, controlador multipunto),
y en cero o varios MPs
Las multi-conferencias pueden establecerse en varias formas, según las necesidades de la red H.323 y de las capacidades de los terminales participantes
ARQUITECTURA DE H.323
MCUs
ARQUITECTURA DE H.323
MCUs
ARQUITECTURA DE H.323
MCUs
Centralizada:
Requieren la existencia de una MCU. Todos los terminales enviaran audio, datos y flujo de control a la MCU en formato punto a punto. El MC centralizara la gestión de la multi-conferencia, y el MP se encargara del mezclado de audio, la distribución de los datos y la conmutación y mezclado del video, enviando los flujos resultantes a cada uno de los participantes de la multi-conferencia, punto a punto o multipunto. El MP también permitirá conversiones de formatos
Descentralizada.
En este caso se podrá hacer uso de la tecnología multicast, mediante la que cada terminal envía los datos al resto de los participantes. Ahora, con cada uno de los terminales los encargados de procesar los múltiples flujos entrantes de audio y de video, mediante funciones internas de MP. Mientras, el MC se encarga aun de la gestión y control de la multi-conferencia, comunicándose punto a punto con todos los canales de control de cada participante y llevando a cabo funciones tan interesantes como el control de silla y la selección de video
Hibrida.
Una multi-conferencia hibrida usara una determinada combinación de las capacidades de gestión centralizadas y descentralizadas. La MCU podrá mezclar solo el audio, dejando el video en formato descentralizado. Por otro lado, en una multi-conferencia hibrida también podría haber participantes que mantuvieran una multi-conferencia centralizada a la par que otros participantes de la misma multi-conferencia solo utilizaran multicast; el nexo de unión seria la MCU. Así, cada terminal solo debe preocuparse ce la forma de conferencia en que envía y recibe, nunca de la naturaleza mixta de la multi -conferencia
PROTOCOLOS DEL H.323.
PROTOCOLOS DE CONTROL
• H 225.0
• H 323
• H 245
PROTOCOLOS DE SEÑALIZACION:
• RAS
• Q.931
• G o G/H225.0
PROTOCOLOS DEL H.323
RAS(REGISTRO, ADMISIÓN, ESTADO)

La función de señalización RAS establece un canal para las comunicaciones entre los terminales y su Gatekeeper, el cual los registra y admite, y además guarda información relativa al estado de cada terminal de su Zona.
SEÑALIZACIÓN DE LLAMADA Q,931

El canal de señalización de llamada, sirve para establecer la primera conexión entre dos terminales
ANEXO G O G/H225.0
En este anexo se especifican los procedimientos H.323 para establecer y transportar en tiempo real sesiones de conversación mediante texto por redes de paquetes en el entorno multimedios H.323. Se especifican también las reglas de utilización de H.323 que permiten la creación de dispositivos de punto extremo simple de conversación mediante texto (SET mediante texto) como superconjuntos de los dispositivos de punto de extremo simple de audio especificados en el anexo F/H.323. La especificación SET mediante texto describe un dispositivo que puede utilizarse para realizar en tiempo real conversaciones en audio y texto simultáneamente a través de redes de paquetes
PROTOCOLOS DEL H.323
Estándar H.245
El estándar H.245 describe un protocolo de control multimedia; es común a los estándares “paraguas” H.310, H.323 y H.324. Estos definen los procedimientos de intercambio de capacidades, negociación de canales y control de flujo
ASN.1

Por otro lado, se utiliza ASN.1 (Abstract Syntax Notation 1) para definir una sintaxis abstracta de representación de los datos de señalización y control, así como las PER34 que transforman estos datos en un flujo binario. ASN.1 se encuentra disponible en las especificaciones X.680-683, y las PER, en la X.691, de la ITU-T
Para manejar los flujos de audio y vídeo se utiliza el protocolo de transporte en de datos en tiempo real RTP Real-Time Transport Protocol, (así como su apartado de control, RTCP35), desarrollado por la IETF.

FASES DE UNA LLAMADA H.323
FACES DE UNA LLAMADA H.323
1. ESTABLECIMIENTO

Uno de los terminales se registra en el guardián utilizando el protocolo RAS (mensajes ARQ y ACF).
Mediante el protocolo H.225 se manda un mensaje de inicio de llamada (SETUP) con los datos (IP y puerto) de llamante y llamado.
El terminal llamado contesta con CALL PROCEEDING.
El segundo terminal tiene que registrarse con el guardián de manera similar al primer terminal.
 ALERTING indica el inicio de generación de tono.
 CONNECT indica el comienzo de la conexión.

FACES DE UNA LLAMADA H.323
2. SEÑALIZACIÓN DE CONTROL
Se abre una negociación mediante el protocolo H.245, para establecer quién será maestro y quién esclavo, las capacidades de los participantes y los códecs de audio y vídeo a utilizar. Como punto final de esta negociación se abre el canal de comunicación (direcciones IP, puerto).

FACES DE UNA LLAMADA H.323
3. AUDIO (+ DATOS y/o VÍDEO)

Los terminales inician la comunicación y el intercambio de audio (+ datos y/o vídeo) mediante RTP/RTCP.
FACES DE UNA LLAMADA H.323
4. DESCONEXIÓN
Cualquiera de los participantes activos puede iniciar el proceso de finalización de llamada mediante mensajes CloseLogicalChannel y EndSessionComand de H.245.

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

Por último se liberan los registros con el guardián utilizando mensajes del protocolo RAS.

Versiones de Estándar H323
Versiones de Estándar H323
Versiones 1 y 2

Versiones de Estándar H323
Versión 3
Versiones de Estándar H323
Versión 4
La versión 1 siempre permanece compatible con las anteriores, por eso es preferible obviar la posibilidad de adquirir un producto que sólo se acoja a esta especificación.

La versión 2 aprobada en 1998 ,contempla:
Los mecanismos básicos de H.225.0
La definición de Gatekeepers alternativos.
H.235 (seguridad en cuanto a autenticación, integridad, privacidad y no repudio).
El mecanismo Fast Connect
El uso del identificador de llamada CRV, y de varios alias (en concreto, el H323ID, email, PartyNumber, URL y TransportID).
Y la introducción de varios códecs (como el GSM44) y de capacidades T.120 (datos) y H.263 (vídeo).
Aprobada en septiembre de 1999, presenta nuevas características, a saber:
Conferencia out of consultation (es decir, cuando una llamada pasa por una secretaria antes de ser comunicada con su destino; una especie de transferencia de llamada).
Definición de capacidades genéricas GEF.
La descripción del Anexo G/H.225.0 para comunicaciones interdominios.
La definición de SETs Simple Enpoint Types en el Anexo F/H.323 para terminales reducidos.
Y algunos servicios suplementarios adicionales como llamada en espera y mensajes de indicación de espera
Desde noviembre del 2000, la versión 4 de H.323 nos presenta:

Una nueva forma de descomponer las pasarelas (Gateways) en MG y MGCs, así como la comunicación entre ellos mediante H.248.

Mecanismos para la multiplexión de canales de vídeo y audio en un único canal RTP/RTCP.

Nuevas capacidades para la definición de la identidad llamante y de llamada en espera.

Nuevos mecanismos para la definición y uso de tonos y anuncios in-band.

Soporte para la gestión del ancho de banda en multiconferencias.
Uso de RSVP para gestión de la calidad de servicio
También serán obligatorios 3 componentes: Q.931 para señalización de llamadas, RAS para comunicaciones con un Gatekeeper, y soportar para RTP/RTCP para la secuenciación de paquetes de audio y de video.
Concepto de Señalización:
Comunicación que se da entre los equipos de telecomunicaciones.


Tipos de Señalización
Señalización Analógica por corriente de Bucle / Señalización Digital.
Estándar perteneciente a la ITU-T para la transferencia de tráfico multimedia sobre redes de paquetes en las cuales no es posible garantizar la calidad de servicio.
Originariamente H323 se creó para implementar conferencias multimedia en una red de área local.
Terminal H.323

Elemento de Hardware (Teléfono) o de Software ( Softphone) mediante los cueles el usuario interactua con la red H.323
RTP (Real Time Protocol)
es el protocolo empleado para transportar flujos de audio y vídeo.
La función principal de
RTCP (Real Time Control Protocol)
es la de monitorizar una conexión RTP.
Por último, para la transmisión de audio y de vídeo se utilizan algoritmos de compresión y

c
o
dec, siendo obligatorios el soporte de los algoritmos G.711 para audio y H.261 para

vídeo (ambos de la ITU-T). Para conferencias de datos se utiliza el estándar T.120.
Protocolo de señalización definido por el IETF que permite el establecimiento, la liberación y la modificación de sesiones multimedia.
Elementos Red SIP
Acepta una petición SIP y envía una respuesta al cliente que contiene las direcciones de los servidores con los que debe contactar el cliente.
SIP utiliza el Protocolo SDP (Session Description Protocol) para el intercambio y negociación de las capacidades de la sesión. Los paquetes SDP contienen (entre otros campos) información acerca del ancho de banda, los protocolos de transporte empleados, los codec utilizados en la sesión, y la dirección de contacto del iniciador de la sesión.
- SIP define una comunicación pregunta/respuesta.

- En las preguntas se solicitan operaciones como registrarse, iniciar una llamada o modificar una existente, negociar capacidades, etc.

- Las respuestas informan del resultado de la petición (éxito, redirección, notificación, fallo, etc.) con códigos de tipo 1XX, 2XX, etc., iguales que los que HTTP emplea.

Las diferencias entre ambos son consecuencia de las diferencias entre el IETF y la ITU-T.
Mientras que H.323 está más relacionado con el mundo de las Telecomunicaciones y la Telefonía tradicional. SIP es un protocolo pensado desde un primer momento para Internet, a sido dirigido por la IETF ( Internet Engineering Task Force), su arquitectura es cliente/servidor y sus mensajes tipo texto son similares a los mensajes HTTP
H323 toma protocolos de la tradicional PSTN como por ejemplo Q.931 por lo tanto permite la integración con la PSTN. SIP no posee elementos comunes con la PSTN.
H.323 vs SIP
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