2. VoIP - EsLaRed

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VoIP en LAN, MAN y WLAN.
Introducción a VoIP
Desde que se popularizó la Internet, se hizo atractiva la posibilidad de utilizarla para
transmitir voz. El motivo principal es que el costo de uso de una red IP normalmente es
independiente de la distancia y a menudo independiente del tiempo de conexión, en
contradicción con las tarifas de la telefonía convencional. Por otra parte, los avances en
las técnicas de compresión de datos logrados en los últimos años no se han podido
instrumentar en telefonía por la inercia económica que implica la infraestructura
existente. Por último, la conmutación por paquetes característica de Internet es más
eficiente en el uso del canal que la conmutación por circuitos utilizada en telefonía.
Sin embargo, son muchos los obstáculos existentes para la transmisión de voz de alta
calidad en una red IP, derivados del hecho de que en conmutación de paquetes no se ha
previsto establecer límites en el tiempo de transmisión (latency) y que es práctica común
la retransmisión de un paquete perdido o recibido con errores.
En transmisión de voz es totalmente inútil la retransmisión de un paquete luego de un
centenar de ms (milisegundos) y los retardos de varios cientos de ms son inaceptables.
Es por eso que el éxito de la VoIP se puede garantizar en redes privadas, en las cuales se
pueda establecer un límite máximo en los tiempos de transmisión. Esto se consigue
estableciendo algún sistema de prioridades para el tráfico de voz respecto a otros datos, y
limitando el número de enrutadores que tiene que atravesar el mensaje para llegar a su
destino.
En la Internet en cambio, la voz sobre IP es de inferior calidad al no poderse ofrecer estas
garantías, conocidas normalmente como QoS. Sin embargo, numerosas empresas ofrecen
telefonía sobre la Internet a costos muy inferiores para aquellos clientes que están
dispuestos a aceptar compromisos con la calidad. Es de esperar que a medida que las
grandes empresas de telecomunicaciones incorporen QoS en sus redes de datos se pueda
utilizar VoIP sin sacrificios de calidad aún en la Internet. Mientras tanto, la telefonía IP
presenta también ventajas de integración con otros servicios de datos que la hacen muy
atractiva para redes privadas de ciertas instituciones.
Las funciones básicas que debe realizar un sistema de voz sobre IP son:
1) Digitalización de la voz
2) Paquetización de la voz
3) Enrutamiento de los paquetes
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Si se pretende conectarse a la red pública conmutada, adicionalmente se requiere de un
mecanismo para convertir las direcciones IP a números telefónicos y viceversa, utilizando
el método de señalización adecuado a la red telefónica con la que nos estamos
conectando. Frecuentemente se puede requerir instrumentos de tarificación y control de
acceso.
Existen numerosos estándares que cubren cada uno de estos aspectos, algunos
provenientes del mundo de la telefonía, como los CODECS utilizados para digitalizar la
voz, y otros provenientes de la transmisión de datos, como los protocolos de transmisión
de paquetes.
En general, las ventajas que se obtienen al comprimir la voz con códigos más sofisticados
y por la supresión de los períodos de silencio, son contrarrestadas por la tara (overhead)
impuesta por la necesidad de dotar a cada paquete de voz con la información necesaria
para enrutarlo a su destino, por lo que es difícil estimar exactamente cuál será el ancho de
banda requerido por un sistema de VoIP. Sin embargo, este ancho de banda es siempre
considerablemente inferior a los 64 kbps requeridos por la codificación PCM (Pulse Code
Modulation) en la telefonía clásica.
Se efectúa también la supresión de eco para mejorar la inteligibilidad de la comunicación.
Durante el proceso de digitalización y empaquetamiento de la voz, se utiliza un “buffer”
o memoria temporal para almacenar cada muestra antes de su transmisión. El tamaño de
este buffer afecta el retardo total de transmisión (latency).
El despliegue de VoIP requiere de conocimientos básicos de telefonía y de redes de
computadoras. El término gateway, por ejemplo, se traduce como pasarela o puerta de
enlace en computación, pero en VoIP se usa para designar el dispositivo que hace de
interlocutor entre la red telefónica y la red de computadoras. El ancho de banda es la
diferencia entre la frecuencia máxima y mínima que ocupa una señal y se expresa en Hz.
Sin embargo, en computación se habla de ancho de banda en bps. Aunque existen
numerosos protocolos para permitir la interconexión de teléfonos y computadoras, los
que tienen mayor aceptación son los agrupados bajo ITU H.323.
De acuerdo en este estándar, se utilizan cuatro elementos básicos para ofrecer los
servicios de multimedia, del cual VoIP es un subconjunto:
El Terminal Adapter, El Gatekeeper, el Gateway y el MCU.
Terminal Adapters: estos son puntos finales del cliente de la LAN que proporcionan los
servicios básicos. Todos los terminales H.323 tienen que apoyarse en H.245 para el uso
de los canales, Q.931 para el establecimiento de la llamada, RAS (Register Admission
Status) para la admisión de llamadas, RTP, (Real Time Protocol) y UDP para la
transmisión de los paquetes ya que TCP sería contraproducente para voz, aunque si se use
para señalización. Los terminales H.323 pueden también incluir protocolos de
comunicación de datos T.120 utilizados para FAX y la ayuda de MCU para aplicaciones
de videoconferencia.
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Gateway: es el punto de demarcación entre la red IP y la red conmutada. Realiza la
función de un "traductor" entre diversos formatos de transmisión operando en la capa 3
del modelo de referencia OSI. Son también capaces de traducir entre los codecs audio y
video. La entrada es el interfaz entre la PSTN y la Internet. En estas páginas hay
información adicional: www.quintum.com, www.cisco.com, www.okinetwork.com
Gatekeeper: Es el encargado de gestionar la interconexión entre la red conmutada y la
red de paquetes. Proporciona los servicios de DNS entre los equipos de VoIP y además:
Address Translation:
- Conversión de dirección (NAT): Traducción de una dirección del alias a la
dirección de transporte. Se hace esto usando la tabla de la traducción que es
actualizada con los mensajes del registro.
Admissions Control:
- Control de Admisión: El Gatekeeper puede conceder o negar el acceso basado en
la autorización de la llamada, las direcciones de fuente y destino o algunos otros
criterios.
Call signaling:
- Señalización de llamada: el gatekeeper puede ordenar, aprender y conocer los
puntos finales para conectar la llamada.
Call Authorization:
- Autorización de llamadas: el gatekeeper junto con el gateway puede restringir las
llamadas a ciertos números dentro de la red y, si es necesario, hacer la marcación
más versátil, por ejemplo en casos de llamadas de emergencias.
Multipoint Control Unit: La unidad de control multipunto es requerida para controlar el
acceso de múltiples usuarios a una videoconferencia y no es necesaria en un sistema que
sólo ofrezca de VoIP.
El protocolo H.323 es muy amplio y cubre mucho más de lo imprescindible para ofrecer
servicios de voz sobre una red IP por lo que han surgido alternativas más sencillas como
el SIP (Session Initiation Protocol).
En esta práctica utilizaremos primeramente un equipo muy sencillo, el OKI TA, que
permite conectar redes de hasta 200 teléfonos. Se puede utilizar también en redes más
grandes con la adición de otro gateway de mayores prestaciones como el OKI BV1250
(www.okint.com). El programa de instalación está hecho para windows, pero una vez
configurado el TA puede conectarse a estaciones de trabajo con cualquier sistema
operativo.
Para información adicional consultar www.walc03.ula.ve/VoIP
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TERMINAL ADAPTER (TA).
El esquema general de la conexión entre la red IP y el teléfono es el siguiente:
La conexión mediante la PSTN (Public Switched Telephone Network) es opcional
y nosotros no la usaremos.
Se comenzará configurando de forma básica el TA
Para ello se deberán seguir los siguientes pasos:
1. Insertar en el PC el CD ROM con el Software Oki Maintenance Console Software (IVG
MCS). Tratar de instalarlo en la raíz: C:\Program Files\CCons24
2. Instalar el programa utilizando el password por defecto “default password; mcs”.
3. Una vez instalado, generar un grupo o un nuevo grupo, Gateway, Gatekeeper, o Terminal
Adapter ( un grupo es una colección de unidades que permiten una gestión común).
4. El nuevo grupo lo llamaremos Eslared, este debe verse como una carpeta en el lado
izquierdo de la pantalla principal de dicho software.
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5. Una vez creado el grupo coloque el cursor en el frame derecho de la pantalla y añada un
equipo tal como el Terminal Adapter, Gateway, Gatekeeper, u otro componente dentro de
la red VoIP. (este paso lo repetiremos para cada uno de los equipos TA, Gateway FXO,
Gateway, FXS, etc)
Debemos conocer el tipo de sistema o versión del firmware del equipo, en este caso el
TA tiene firmware: VoIP-TA V06.00 (APL-INT1.3 o APL-JPN1.4). Como disponemos
de 2 TA-OKI con diferente firmware, el modelo de los otros 2 equipos es: VoIP-TA
V04.00(APL).
Se asignarán los siguientes nombres a cada uno de los Terminal Adapters (TA):
Oki1: Orinoco
Oki2: Meta
Oki3: Arauca
Oki4: Paraguay
Gateway BV1250 FXO: Amazonas
Gateway BV1250 FXS: Parana.
Antes deberá conocer la arquitectura de la red con algunos datos:
Usa la red NAT, DHCP?
Dirección IP:_192.168.X.Y___(X, subred. Y, usaremos la IP 10 de la subred X)_
Máscara de la red o subred:__255.255.255.0 Clase C de 24 bit de subred_
Gateway o enrutador de la LAN a la cual se hace referencia:_192.168.X.1___
Retardo (Latency) de la red, Número del terminal de teléfono a incorporar en la red.
Por ejemplo, supongamos que el terminal de teléfono será 201 y el hostname Orinoco
(Oki1).
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6. El Gatekeeper puede ser un dispositivo dedicado, o sus funciones pueden estar
incorporadas en el TA. En nuestro caso no disponemos de Gatekeeper dedicado. Se
puede utilizar un Gatekeeper dedicado, no importa dónde esté físicamente ubicado, sólo
es necesario conocer su dirección IP, sin importar la ubicación física de este equipo.
Como no disponemos de Gatekeeper, al final del proceso cuando se tienen todos los
componentes de la red VoIP instalados se debe generar una tabla de DNS la cual se
cargará en cada uno de los equipos. Para esta práctica simplemente no marcaremos el
campo use gatekeeper y por lo tanto saltaremos a la siguiente pantalla.
7. Seleccione el tipo de señalización, para el caso de redes como las que están instaladas
aquí, la señalización es DTMF (Dual Tone Multifrequency), es decir marcación por
tonos. Algunas centrales telefónicas todavía utilizan el sistema de marcación por
impulsos.
Aquí se configuran también los dígitos de salida si el equipo está conectado a una red
telefónica externa.
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8. Se debe conocer cuál codec se utiliza en la red telefónica local, nosotros utilizaremos el
G.729 y G.729.A que requiere 8 kbps, pero podríamos usar también G.711 (canales de 64
kbps) o G.723 (canales de 5.3 y 6.3 kbps). Luego cambiaremos el codec por ejemplo a
G.723 y se comprobará el funcionamiento de la red.
G711: Audio Codec para 3.1 kHz de ancho de banda sobre canales telefónicos normales
de 48.56 kbps y 64 kbps.
G729 y G729a: Audio Codec para 3.1 kHz de ancho de banda sobre canales de 8 kbps.
Adoptado por el Frame Relay Forum para la voz sobre Frame Ralay VoFR).
G723, G723.1: Audio Codec de múltiple ancho de banda y se puede operar con 5.3 kbps
y 6.3 kbps). Adecuado para redes con grandes retardos. (Adoptado por el VoIP Forum
para el uso de la telefonía sobre las redes IP).
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También debemos especificar el intervalo de transmisión de paquetes por cada codec
empleado. Este valor determina también el ancho de banda que se usara de acuerdo a las
siguientes tablas:
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Se debe activar la supresión de silencio y la cancelación de eco, esto evita malgastar el
canal cuando no se está hablando.
En esta sección se debe ajustar el volumen de audio variando la ganancia del nivel de
audio en dB (decibel), dependiendo del tipo de teléfono.
También se ajustará el jitter buffer de recepción, en redes congestionadas es útil
aumentar el tamaño del buffer pues habrá mucha fluctuación de retardo. Un buffer muy
grande afecta negativamente el retardo total.
9. Si el TA se instalará en un Switch que tiene configurada la opción de VLAN debemos
conocer la ID de VLAN. En nuestro caso la red no tiene en este momento la opción de
VLAN configurada.
10. El siguiente paso será configurar el DNS o las tablas de DNS ya que no disponemos de
un Gatekeeper dedicado. Ya habíamos generado en el menú principal el grupo
ESLARED, ahora se deben configurar en este grupo los TAs y los Gateways.
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Nota: Nosotros generaremos nuestro propio dominio de nombres (DNS) en cada uno de
los equipos usando el MCS de OKI.
Hay equipos por ejemplo los Quintum (www.quintum.com), de la serie de Tenor
Gateway (modelos: Analog Tenor Gateway 400 y 800, Digital Tenor Gateway) que
pueden ser Gateway, Mini gatekeeper incorporado y hasta elemento de borde de una red).
En el caso de CISCO, se necesita un gatekeeper proporcionado por un enrutador desde la
serie 2600 con la opción en el firmware de manejo de H323 para VoIP. Recordemos que
el trabajo de gatekeeper no es más que la resolución de números y la traslación de
direcciones de la nube VoIP….
Generar un nuevo DNS.
En la barra de herramientas, hay una opción DNS
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Luego de generar los DNS se deberá grabar la configuración a todos los elementos de la
red y también los DNS.
Para grabar (save file), coloque el cursor en el frame izquierdo del software MCS, sobre
el grupo Eslared, seleccione Transfer File y elija: DNS o archivos de Configuración
(Config File). De forma similar, puede hacer una descarga de la configuración del equipo
a su PC (download).
En caso de presentarse algún error, no se preocupe, inténtelo de nuevo algunas veces el
cargar una configuración puede generar un error de conflicto o fallar las descargas.
Proceda conectar el TA al teléfono y a la red y compruebe su funcionamiento realizando
una llamada a su pareja.
Para instalaciones de mayor envergadura, se recomienda utilizar un Gateway dedicado
como el OKI BV1250 que ofrece mayores funcionalidades.
Los interesados pueden obtener información sobre la configuración de este Gateawy en
http://www.walc03.ula.ve/
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