Señalización - primera parte (presentación)

Señalización
Dr. Ing. José Joskowicz
josej@fing.edu.uy
© Dr. Ing. José Joskowicz 2013
Sistemas de señalización
Terminal
Telefónico Fijo
IP
Señalización
H.323 / SIP
PBX
Corporativa
Señalización
H.323 / SIP
PBX
Corporativa
Señalización
“Loop Start”
Soft
switch
Señalización
Sigtran
Signaling
Gateway
Terminal
Telefónico Fijo
Analógico
Central de
Conmutación
Local
Terminal
Telefónico Fijo
ISDN
Señalización
MGCP/H.248
Media
Gateway
Señalización
E1 R2
Central de
Conmutación
Local
Núcleo de Red
Señalización
ISDN BRI
Señalización
Digital
Señalización
SS7
Señalización
ISDN PRI
Señalización
“Loop Start”
Señalización
H.323 / SIP /
Propietaria
PBX
Corporativa
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Señalización

Entre centrales y teléfonos




Entre centrales públicas y centrales privadas




Analógica (Loop Start)
Digital (R2, ISDN)
IP (H.323 / SIP)
Entre centrales públicas



Analógica (Loop Start)
Digital (ISDN, propietaria)
IP (H.323 / SIP, propietaria)
Digital (SS7)
IP (Sigtran)
Entre centrales privadas



Analógica (E&M)
Digital (ISDN QSIG)
IP (H.323 / SIP, propietaria)
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Señalización
Analógica
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Señalización “Loop Start”
Aparato Telefónico
Central
Telefónica
Corriente de bucle
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Teléfonos Analógicos

Funciones de las interfaces de teléfonos analógicos:
 Battery: Alimentación de continua (típicamente
–48 VDC)
 Overvoltage Protection: Protección de sobrevoltaje
 Ringing: Generación de “corriente de campanilla”
 Supervision: Supervisión de la corriente de bucle
 Codec: Codificador / Decodificador (conversor analógico/digital
y digital/analógico)
 Hybrid: Circuito “híbrido” (conversor de 2 a 4 hilos)
 Test: Relé de Test
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Caller ID en Loop Start

Se envia la identificación del abonado A
mediante señalización FSK o tonos DTMF
FSK
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E&M





Protocolo analógico para la interconexión de
sistemas telefónicos
1 o 2 pares para la señalización +
1 o 2 pares para el audio
Varios tipos (I, II, III, IV, V)
Ya en desuso…
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E&M
Central telefónica
Interfaz
E&M
Interfaz
de
teléfonos
Central telefónica
Interfaz
E&M
Interfaz
de
teléfonos
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Ejemplo E&M Tipo V
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10
Señalización Digital
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ISDN

A comienzos de la década de 1980 se sentaron
las bases conceptuales para una nueva red
telefónica, con tecnología digital hasta los
terminales de abonado:
ISDN (“Integrated Services Digital Networks”) o
RDSI (“Red Digital de Servicios Integrados”)
 Con
ISDN se proponía llegar digitalmente hasta los
abonados, y brindar servicios de valor agregado de
telefonía y datos
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12
ISDN

La arquitectura de ISDN se basa en el modelo
OSI, de capas.
 La
capa 1 o capa física establece como son los
formatos de las “tramas” ISDN.
 La capa 2 o capa de enlace, realiza el control de
errores y el control de flujo. Esta capa es llamada
LAPD (Link Access Protocol for the D Channel),
estandarizado en ITU-T Q.921
 La capa 3, o capa de red, es la que permite el
intercambio de información entre origen y destino,
mediante la implementación de mensajería,
estandarizado en ITU-T Q.931
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ISDN
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14
LAPD ITU-T Q.921
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15
ITU-T Q.931

Formato de los mensajes
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Mensajes ISDN
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ISDN (Integrated Services Digital
Networks)
Central Telefónica
Teléfono ISDN
BRI
(Basic Rate Interface)
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Caller ID en ISDN

Se envía la identificación de A en el canal D
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ISDN (Integrated Services Digital
Networks)
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ISDN BRI (Basic Rate Interface)


2 canales de audio de 64 kbps
Un canal digital de 16 kbps para enviar la
señalización de los 2 canales de audio
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Conexión ISDN BRI a la red
pública
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ISDN PRI (Primary Rate
Interface)


30 canales de audio de 64 kbps
Un canal digital de 64 kbps para enviar la
señalización de los 30 canales de audio
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ISDN PRI (Primary Rate
Interface)
125 micro segundos
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Señalización
Canal
16
Canal
29
Canal
30
Canal de señalización
de 64 kbps
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Conexión E1 PRI a la red pública
Central
Pública
PBX
Interfaz
E1/ PRI
Modem
HDSL
Coaxiles
o par
trenzado
Pares
de
cobre
Empresa
30B + D
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Tecnología HDSL



HDSL =High data rate Digital Subscriber Line
Es parte de la familia de tecnologías xDSL, que
consisten en la utilización de los cableados de
cobre existentes, para brindar servicios de alta
velocidad
Utiliza modulación 2B1Q para enviar hasta
2.048 Mb/s sobre 2 pares, de hasta
aproximadamente 3 km de largo
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Tecnología HDSL
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Modem HDSL
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R2 digital
Señalización de línea (Trama)
125 micro segundos
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Señalización
ABCD
4 bits de
señalización de
canal N
Canal
16
Canal
29
Canal
30
ABCD
4 bits de
señalización de
canal N +15
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R2 digital
Señalización de línea (Multitrama)
125 micro segundos
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Sinc
Multitrama
Canal
16
Canal
29
Canal
30
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Señaliz
C1 y
C16
Canal
16
Canal
29
Canal
30
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Señaliz
C2 y
C17
Canal
16
Canal
29
Canal
30
Sincronismo
Canal
1
Canal
2
Canal
15
Señaliz
C15 y
C30
Canal
16
Canal
29
Canal
30
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30
R2 digital



La señalización de registro se envía por tonos
en el canal de Audio
Mediante un protocolo preestablecido se
intercambia información entre origen y destino.
Se combinan 6 frecuencias para formar 15
señales diferentes
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Señalización IP:
H.323
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H.323


Es un estándar “base” para las comunicaciones
de audio, video y datos a través de redes IP que
no proveen calidad de servicio garantizada
La primera versión fue aprobada en 1996 por la
ITU.
 La

versión 7 fue aprobada en diciembre de 2009
Es parte de las recomendaciones H.32x (como
por ejemplo H.320 para ISDN y H.324 para la
PSTN)
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Arquitectura de H.323
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35
Componentes de H.323




Terminales
Gateways (“pasarelas”)
Gatekeepers
Multipoint Control Units (“Unidades de control
multipunto, para conferencias”)
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36
Terminales H.323



Son los “telefonos multimedia IP”
Deben soportar comununicaciones de voz, y
opcionalmente comunicaciones de video y
datos.
Pueden ser equipos “stand alone” conectados
directamente a la LAN, o software de PC.
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Terminal H.323
Alcance de H.323
Micrófono
Parlante
Cámara
Display
Equipos de
datos
Audio Codec
G.711, G.722, G.723,
G.728, G.729
Video Codec
H.261, H.263
RTP
RTCP
UDP
Intrerfaz de datos
T.120
Control
Canal de control
H.245
Control
Interfaces de
usuario
Canal de
señalización
H,225.0 (Q.931)
Canal de RAS
H.225.0
IP
TCP
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Estándares de Control

H.245


Q.931 (H.225.0)


Protocolo de control de conexiones (similar a ISDN)
RAS


Describe los mensajes y procedimientos para abrir y cerrar
canales lógicos para audio, video y datos, y para realizar el
control de las comunicaciones
Registration/Admission/Status: Protocolo de comunicacion con
el Gatekeeper
RTP / RTCP

Real-Time Protocol / Real-Time Control Protocol : Protocolo que
define los procedimientos para manejar datos de tiempo real
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Gateways

Realiza funciones de interconexión entre
sistemas H.323 y sistemas de otro tipo (por
ejemplo redes ISDN o PSTN)
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40
Gatekeeper


Actúa como “punto central” de las llamadas de
una determinada zona (como “PBX virtual”).
Funciones de control:
 Traducción
de “direcciones”
 Gerenciamiento del ancho de banda
 Ruteo de llamadas H.323
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41
Funciones obligatorias de
Gatekeepers

Traducción de direcciones
 De
números de teléfonos o nombres a direcciones
de red

Control de Admisión
 Autorización
de uso a los diversos dispositivos
(terminales, gateways, MCUs)

Control de Ancho de banda
 Manejo
del ancho de banda permitido para cada
servicio y/o terminal
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Funciones opcionales de
Gatekeepers




Autorización de llamadas
Control de llamadas (con fines administrativos costos)
Control de la señalización
Otras funciones, de acuerdo a criterios de los
fabricantes
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43
Multipoint Control Units


Soporta conferencias entre 3 o más puntos
Consiste de:
 MC:

Encargado de la señalización H.245 entre los terminales
 MP:

Multipoint Controller
Multipoint Processors
Encargado de “mezclar” y procesar audio video y/o datos
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44
Tipos de conferencias

Centralizadas
 Utiliza
MCU para centralizar el control y contenido de
la conferencia (dispone de MC y MP centralizado). La
comunicación es siempre punto a punto

Descentralizadas
 Utilizan
la tecnología de “Multicast”, donde el audio y
video es enviado por cada terminal a todos los otros
(utiliza MC y no MP)

Hibridas
 Conjuga
los modos anteriores
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45
Esquema de un MCU en H.323
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46
H.323 en el modelo OSI
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47
Direct Call
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48
Direct Call
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49
Direct Call
© Dr. Ing. José Joskowicz 2013
50
Direct Call
© Dr. Ing. José Joskowicz 2013
51
Gatekeeper Routed
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52
Gatekeeper Routed
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53
Gatekeeper Routed
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54
Gatekeeper Routed
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55
Fast Connect


Con este procedimiento el terminal que origina
una llamada pude proponer un conjunto de
canales de medios para su inmediata apertura
en el mensaje de establecimiento (setup) H.225
Se utiliza el campo “fastStart”, lo que permite
encapsular mensajes de apertura de canales de
medios H.245 (openLogicalChannel)
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Ejemplo de captura H.323
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57
Señalización IP:
SIP
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SIP


En marzo de 1999 es aprobado el RFC 2543, por el
grupo de estudio MMUSIC (Multiparty Multimedia
Session Control ) del IETF, dando origen oficial al
protocolo SIP (Session Initiaton Protocol)
SIP tiene sus orígenes a fines de 1996, como un
componente del “Mbone” (Multicast Backbone)


El Mbone, era una red experimental montada sobre la Internet,
para la distribución de contenido multimedia, incluyendo charlas,
seminarios y conferencias de la IETF. Uno de sus componentes
esenciales era un mecanismo para invitar a usuarios a escuchar
una sesión multimedia, futura o ya establecida. Básicamente un
“protocolo de inicio de sesión” (SIP).
En junio de 2002, el RFC 2543 fue reemplazado por un
conjunto de nuevas recomendaciones, RFC 3261-3266
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59
“Filosofía” de SIP

Estándar de Internet
 Promocionado

Reutilizar la tecnología de Internet:
 URLs,

por IETF - http://www.ietf.org
DNS, proxies
Reutilizar el código HTTP
 Textual,
sencillo de implementar y depurar
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60
Mensajería SIP



La mensajería SIP está basada en el esquema
“Request” – “Response” de HTTP.
A diferencia de H.323, todos los mensajes son
de texto plano, y por lo tanto fáciles de
interpretar
Para iniciar una sesión se envía un mensaje de
“Request” a una contraparte de destino. El
destino recibe el “Request”, y lo contesta con el
correspondiente “Response”.
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61
Ejemplo de una llamada SIP
sip:manuel@192.168.2.2
sip:nancy@192.168.2.4
INVITE con SDP
100 Tryinig
180 Ringing
200 OK con SDP
ACK
RTP Audio G.729
INVITE sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0
From: sip:manuel@192.168.2.2
To: sip:nancy@192.168.2.4
SIP/2.0 100 Trying
Medios SDP:
SIP/2.0 180 Ringing
G.729
Establecimiento
MPEG-I
Video
SIP/2.0 200
OK
la llamada
de
Medios SDP:
ACK
G.729sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0:5060
MPEG-I Video
Flujo de datos
RTP Video MPEG-1
BYE
200 OK
BYE sip:nancy@192.168.2.4 SIP/2.0:5060
Finalización de la
llamada
SIP/2.0 200 OK
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62
SIP Requests

Los mensajes de “Request” tiene el formato:
 <Método> <URL> <SIP-Version>
 Ejemplo: INVITE sip:nancy@fing.com SIP/2.0
Método
Descripción
INVITE
A session is being requested to be setup using a specified media
ACK
Message from client to indicate that a successful response to an INVITE
has been received
OPTIONS
A Query to a server about its capabilities
BYE
A call is being released by either party
CANCEL
Cancels any pending requests. Usually sent to a Proxy Server to cancel
searches
REGISTER
Used by client to register a particular address with the SIP server
SUBSCRIBE
Used to request status or presence updates from the presence server
NOTIFY
Used to deliver information to the requestor or presence “watcher.”
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63
SIP Requests
Método
Descripción
REFER
Used to referring the remote user agent to a web page or another URI
MESSAGE
Used to transport instant messages (IM) using SIP
UPDATE
Used to modify the state of a session without changing the state of the
dialog
INFO
Used by a user agent to send call signaling information to another user
agent with which it has an established media session
PRACK
Provisional ACK. Used to acknowledge receipt of reliably transported
provisional responses (1xx)
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64
SIP Responses

Respuesta
Las respuestsa SIP son del estilo HTTP:
 <SIP-Version> < Status-Code> <Reason>
 Ejemplo: SIP/2.0 404 Not Found
Descripción
1xx
Informational – Request received, continuing to process request.
(100 Trying 180 Ringing 181 Call is Being Forwarded …)
2xx
Success – Action was successfully received, understood and accepted.
(200 OK )
3xx
Redirection – Further action needs to be taken in order to complete the
request.
4xx
Client Error – Request contains bad syntax or cannot be fulfilled at this
server.
5xx
Server Error – Server failed to fulfill an apparently valid request.
6xx
Global Failure – Request is invalid at any server.
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65
Ejemplo: INVITE
INVITE sip:pepe@fing.com SIP/2.0
Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com:5060;branch=z9hG4bK776asdhds
Max-Forwards: 70
To: Pepe <sip:pepe@fing.com>
From: Alicia <sip:alicia@abc.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710@pc33.montevideo.com
CSeq: 314159 INVITE
Cabezal
Contact: <sip:alicia@pc33.montevideo.com>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 142
v=0
o=AGarcia 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4
s=Phone Call
c=IN IP4 100.101.102.103
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
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66
Ejemplo: INVITE
INVITE sip:pepe@fing.com SIP/2.0
Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com:5060;branch=z9hG4bK776asdhds
Max-Forwards: 70
To: Pepe <sip:pepe@fing.com>
From: Alicia <sip:alicia@abc.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710@pc33.montevideo.com
CSeq: 314159 INVITE
Contact: <sip:alicia@pc33.montevideo.com>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 142
v=0
o=AGarcia 2890844526 2890842807 IN IP4 126.16.64.4
s=Phone Call
c=IN IP4 100.101.102.103
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
Cuerpo SDP
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67
Cabezal


Tienen un formato del tipo
Campo: Valor
Via: SIP/<version>/<transporte>
hostname:port;branch=<transaction
numer>
Via:SIP/2.0/UDP pc33.montevideo.com:5060;branch=z9hG4bK776asdhds



Max-Forwards: <numero>
To: <dirección SIP>
From: <dirección SIP>
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68
Cabezal
Direcciones SIP:
 Utiliza el formato de URLs de Internet
 Uniform Resource Locators
 El formato general es nombre@dominio
 Ejemplos:
 sip:pepe@fing.com.uy
 sip:Jose .M. Perez <pepe@fing.com.uy>
 sip:+598-2-7110978@fing.com.uy;user=phone
 sip:guest@10.64.1.1
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69
Cabezal





Call-ID: <numero>@<Host>
CSeq: <numero> <metodo>
Contact: <dirección SIP>
Content-Type: <tipo de contenido y
formato del cuerpo>
Content-Length: <largo del cuerpo>
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70
Cuerpo SDP



El formato de cada renglón de SDP es
<tipo>=<valor>
<tipo> es siempre un único carácter, y se
diferencian mayúsculas de minúsculas
El formato de <valor> depende del <tipo> al
que corresponda
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71
Cuerpo SDP
Versión del protocolo (v)
 Origen (o)

o=<username> <session id> <version> <network type>
<address type> <address>
Nombre de la sesión (s)
 Datos de la conexión (c)

c=<network type> <address type> <connection address>

Medios (m)
m=<media> <port> <transport> <fmt list>
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72
SIP Clients and Servers




SIP utiliza una arquitectura cliente / servidor
Elementos:
 SIP User Agents (Teléfonos SIP)
 SIP Servers
 SIP Gateways:
 Hacia la PSTN para interconectar el “mundo” SIP al “mundo”
TDM
 Hacia H.323 para realizar interoperabilidad en el “mundo” IP
Clientes – Origina mensajes
Servidores – Responden a los mensajes o los redireccionan
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73
SIP Clients and Servers - 2



Entidades lógicas SIP:
User Agents
 User Agent Client (UAC): Inician requerimientos SIP
 User Agent Server (UAS): Retornan respuestas SIP
Network Servers
 Registrar: Acepta registraciones de clientes
 Proxy: Decide el próximo salto y redirecciona el requerimiento
 Redirect: Envía la dirección del próximo salto al cliente
 Location: Servidor de búsqueda
 Presence: Servidor de presencia
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74
Ejemplos con Proxy Server
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75
Ejemplos con Proxy Server
SIP
User Agent
Client
SIP
Proxy
Server
INVITE
sip:pepe@fing.com.uy
SIP
User
Agent
Server
INVITE
sip:picard@abc.com
180 Ringing
180 Ringing
200 OK
200 OK
ACK
Media Stream
BYE
200 OK
host.fing.com
server.fing.com
sip.abc.com
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Ejemplos con Redirect Server
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Ejemplos con Redirect Server
SIP
User Agent
Client
SIP
Redirect
Server
SIP
User Agent
Server
REGISTER pepe@ucla.com
200 OK
INVITE sip:pepe@fing.com.uy
302 Moved sip:pepe@ucla.com
1
ACK
2
C
3
INVITE sip:pepe@ucla.com
RS
UAS
180 Ringing
200 OK
ACK
Media Stream
Media Stream
host.fing.com.uy
server.fing.com.uy
sip.ucla.com
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78
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79
Comparación H.323 - SIP
H.323
SIP
Standard de ITU
RFC de IETF
Primera versión de 1996
Primer RFC de 1999
Originalmente diseñado para
comunicaciones multimedia sobre redes
Originalmente diseñado para establecer
sesiones
Mensajes con representación binaria
Mensajes con representación textual
Protocolos complejos
Protocolos simples
Basado en Q.931 (ISDN)
No basado en protocolos telefónicos
Utiliza RTP y RTCP
Utiliza RTP y RTCP
Amplia difusión, pero disminuyendo
Amplia difusión, en aumento
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80
© Dr. Ing. José Joskowicz 2013
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Muchas Gracias!
Ing. José Joskowicz
© Dr. Ing. José Joskowicz 2013