UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MAR´...

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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA

DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA

ESTUDIO Y DESARROLLO DE CENTRALES

TELEFONICAS PBX BASADO EN TECNOLOGIA VOIP

Memoria presentada por:

Orlando Pinto Soto

Como requisito parcial para optar al tıtulo de:

Ingeniero Civil Electronico con Mencion en Computadores y Sistemas

Digitales

Profesor Guıa:

Tomas Arredondo Vidal

Profesores Coreferentes:

Sergio Olavarrıa Simonsen

Agustın Gonzalez Valenzuela

16 de Junio de 2006

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ResumenEl Trabajo que se presenta en este documento, desarrolla el tema de la Telefonıa IP enfocado prin-

cipalmente desde el punto de vista de las centrales telefonicas basadas en tecnologıa VoIP.

El trabajo muestra la teorıa que sustenta a la Telefonıa IP y los conceptos relacionados tanto conla comunicaciones a traves de redes de datos, como en redes disenadas por medio de la conmutacionde circuitos (Telefonıa PSTN o tradicional), exponiendo sus similitudes y diferencias.

Los primeros capıtulos describen el funcionamiento de la telefonıa IP, siguiendo con las caracterısticasnecesarias para entender los mecanismo de la telefonıa tradicional, para luego describir los diferentestipos y funcionamientos de centrales telefonicas privadas IP.Finalmente, despues de ver la teorıa, se presenta la parte practica del proyecto, dando a conocer soft-ware y hardware para realizar una implementacion de este tipo, finalmente, se disena e implementa unred de de telefonıa IP mediante centrales telefonicas privadas basadas en tecnologıa VoIP.

Palabras claves

VOIP, Telefonıa IP, ToIP, SIP, H323, PBX, PABX, IP-PBX, PSTN, Asterisk, Asterisk@home,Softphone, X-lite

Indice general

Indice general 5

Indice de figuras 9

Indice de cuadros 11

1. Introduccion 131.0.1. Objetivos del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.1. Descripcion de la Implementacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.1.1. Descripcion de las etapas del Proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2. Introduccion a la Telefonıa IP 172.1. Diferencias Tecnicas entre las redes de datos y las de voz . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2. VoIP: Voice over IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2.2.1. Parametros que influyen en la calidad de entrega de la informacion . . . . . . . . 182.2.2. Especificaciones VoIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.3. Proceso de transformacion de la voz a paquetes de datos . . . . . . . . . . . . . . 20

2.3. Tipos de Llamadas soportadas por la Telefonıa IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.3.1. Llamada Telefonica entre Softphone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212.3.2. Llamada Telefonica entre un Softphone y un Telefono PSTN . . . . . . . . . . . 212.3.3. Llamada Telefonica entre un Softphone y un Telefono IP . . . . . . . . . . . . . . 212.3.4. Llamada Telefonica entre dos Telefonos PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.3.5. Llamada Telefonica entre dos Telefonos IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.3.6. Llamada Telefonica entre un Telefonos IP y un Telefonos PSTN . . . . . . . . . 22

2.4. Flujo de llamados en Telefonıa IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222.5. Ventajas frente a la Telefonıa PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3. SIP: Session Initiation Protocol 253.1. Componentes SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.1.1. Agentes de Uusario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1.2. Servidores de Red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.1.3. Mensajes SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3.2. Seguridad SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4. PBX y PSTN (Red de Telefonıa Conmutada Publica) 334.1. Senalizacion Analoga y Digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2. Senales de Voz Digitalizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.3. Tramos locales, troncales y comunicaciones entre switch’s . . . . . . . . . . . . . . . . . 344.4. Senalizacion en la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.4.1. Senalizacion de usuario a la red PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.4.2. Senalizacion entre redes PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.5. Servicios y Aplicaciones en PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.6. Centrales Telefonicas Privadas PBX (Private Branch Exchange) . . . . . . . . . . . . . . 37

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6 INDICE GENERAL

4.6.1. Funciones de las centrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.6.2. Centrales digitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5. Introduccion a los sistemas IP-PBX 415.1. ToIP y los Sistemas IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415.2. Beneficios y ventajas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.2.1. Utiliza la infraestructura LAN y WAN ya existentes . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2.2. Sistema y Red escalables y simples de configurar . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2.3. Conforme a estandares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425.2.4. Disponibilidad de nuevas y mejores caracterısticas y aplicaciones en las estaciones

de usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.3. Implementacion de un modelo de Convergencia o modelo Cliente Servidor . . . . . . . . 43

5.3.1. Modelo de convergencia IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435.3.2. Cliente Servidor IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

6. Modelo de convergencia IP-PBX 476.1. Soporte de puertos para terminales IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486.2. Realizando Llamadas de voz IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496.3. Troncales Comunicacion de IP-PBX con la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.3.1. Troncales entre IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506.3.2. Comunicacion de las centrales IP con con la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

7. Asterisk Open Source IP PBX System 537.0.3. Licencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547.1.1. Asterisk Maneja los siguienets Modulos internos: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547.1.2. Modulos Cargables APIS: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

7.2. Caracterısticas de Asterisk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557.2.1. Caracteristicas de Llamadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557.2.2. Integracion con los PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567.2.3. Codecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577.2.4. Protocolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577.2.5. Interoperabilidad con PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577.2.6. Protocolos PRI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

7.3. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.3.1. Hardware Compatible apoyado por Zaptel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.3.2. Generico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.3.3. Hardware Dialogic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587.3.4. Plan de Marcado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597.3.5. Configuracion y funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

8. Implementacion de Infraestructura IP-PBX en una Red LAN 618.1. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618.2. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

8.2.1. Servidor IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628.2.2. Telefonos IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

8.3. Configuracion de IP-PBX con asterisk@home . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638.3.1. ifconfig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638.3.2. sip.conf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 658.3.3. Extenciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668.3.4. Asterisk CLI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668.3.5. Terminales SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698.3.6. Telefonos IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 698.3.7. Softphone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

8.4. Configuracion Troncal IP entre centrales IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

INDICE GENERAL 7

8.4.1. IP-PBX 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 718.4.2. IP-PBX 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 718.4.3. Configuracion de troncal SIP entre IP-PBX 1 e IP-PBX 2 . . . . . . . . . . . . . 728.4.4. Configuracion de parametros SIP en IP-PBX 1 (192.168.28.124) . . . . . . . . . 748.4.5. Configuracion de troncal en IP-PBX 2 (192.168.28.125) . . . . . . . . . . . . . . 748.4.6. Rutas de salida desde las centrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

9. Implementacion Estructura IP-PSTN 779.1. Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779.2. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

9.2.1. TDM400P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779.2.2. Modulo FXO X100M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799.2.3. Modulo FXS S110M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

9.3. Conexion FXO entre IP-PBX y PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 809.3.1. Instalacion de la Tarjeta TDM400P y sus modulos . . . . . . . . . . . . . . . . . 809.3.2. Configuracion de la extension FXS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829.3.3. Configuracion del troncal FXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839.3.4. Configuracion de reglas de marcado y ruta hacia la PSTN . . . . . . . . . . . . . 84

10.Resultados y Conclusiones 8710.1. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

10.1.1. Resumen de configuraciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8810.1.2. Llamada IP entre anexo 4901 y 4902 registrados en IP-PBX 2 . . . . . . . . . . . 8910.1.3. Llamada IP entre un anexo 4804 registrados en IP-PBX 1 y anexo 4901 registrado

en IP-PBX 2, utilizando el troncal SIP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9010.1.4. Llamada desde terminal IP (anexo 4901) registrado en IP-PBX 2 hacia Terminal

PSTN (fono 56-32-610046)utilizando el troncal FXO . . . . . . . . . . . . . . . . 9110.1.5. Comentarios sobre los ejemplos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

10.2. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9310.2.1. Troncales SIP y FXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9310.2.2. Red WiFi e IP publica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9310.2.3. Desarrollo Futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

Bibliografıa 95

8 INDICE GENERAL

Indice de figuras

1.1. Etapa 1, IP-PBX conectado a dos redes de datos distintas . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.2. Etapa 2, Troncal IP entre dos IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3. Esquema Logico de conexiones de los PBX-IP con la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.1. Esquema de capas OSI en el cual se encuentra inserto el protocolo OSI . . . . . . . . . . 26

4.1. Jerarquıa de arbol en las comunicaciones PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2. Esquema de una interfaz BRI, con sus dos canales B y uno D . . . . . . . . . . . . . . . 364.3. representa graficamente el funcionamiento de una PBX dentro de una Institucion . . . . 38

5.1. Implementacion IP-PBX como modelo de convergencia. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ip pbx/9441inf.htm . . . . . . . . . . . . . . 44

5.2. Implementacion IP-PBX como modelo Cliente Servidor. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ip pbx/9441inf.htm . . . . . . . . . . . . . . 45

6.1. Implementacion IP-PBX como modelo de convergencia. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ippbx/9441inf.htm . . . . . . . . . . . . . . . 47

6.2. Troncal SIP entre centrales IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506.3. Comunicacion entre centrales IP y conexion con la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

7.1. http://asteriskat.org . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

8.1. http://asteriskathome.sourceforge.net . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618.2. X-Lite - Free SIP Softphone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628.3. Telefono IP Budgetone 102, Dual RJ45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638.4. Implementacion de un IP-PBX en una red LAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648.5. Informacion sobre el sistema IP-PBX Asterisk, sobre Linux CentOS . . . . . . . . . . . 658.6. Interfaz web para adherir extensiones SIP a la PBX-IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668.7. Estado del registro de los usuarios SIP en la central IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 678.8. Telefono IP Budgetone 102, configuracion de parametros SIP . . . . . . . . . . . . . . . 698.9. X-lite, configuracion de parametros SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 708.10. Etapa 2, Troncal IP entre dos IP-PBX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 718.11. Interfaz web para la configuracion de troncales SIP en asterisk@home . . . . . . . . . . 738.12. Interfaz web para adherir rutas salientes desde la central telefonica. . . . . . . . . . . . . 758.13. Outbound Routing en IP-PBX 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 768.14. Outbound Routing en IP-PBX 2 (version 2.8 de Asterisk@home). . . . . . . . . . . . . . 76

9.1. Interconexion de la telefonıa IP con la PSTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779.2. Tarjeta TDM400P de Digium con dos modulos FXO (en rojo) y dos modulos FXS (en

verde), con las 4 entradas RJ11 correspondientes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789.3. Modulo FXO para agregar a la tarjeta TDM400P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 799.4. Modulo FXS para agregar a la tarjeta TDM400P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

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10 INDICE DE FIGURAS

9.5. Interfaz web de asterisk@home para la administracion y creacion de extensiones analogasFXS utilizando hardware Zaptel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

9.6. Interfaz web de asterisk@home para la administracion y creacion troncales analogosFXO utilizando hardware Zaptel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

9.7. Outbound Route toUTFSM, ruta y secuencia de marcado hacia anexos internos a laUTFSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

9.8. Outbound Route toUTFSM, ruta y secuencias de marcado hacia telefonos PSTN quese encuentran fuera de las dependencias de la UTFSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

10.1. Esquema final de la red telefonica implementada, donde se se muestra la interconexionde las tres etapas descritas en los objetivos y desarrolladas en el capıtulo anterior. . . . 87

Indice de cuadros

3.1. Los cuatro grupos de cabeceras SIP y sus componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.2. Descripcion de cabeceras en mensajes SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293.3. Codigos de respuesta de mensajes SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

10.1. Resumen de configuraciones y caracterısticas de las centrales IP . . . . . . . . . . . . . . 88

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12 INDICE DE CUADROS

Capıtulo 1

Introduccion

El concepto de Voz sobre IP o mas conocida por sus iniciales en ingles ”VoIP”, es cada vez masprevalente en el mundo de las telecomunicaciones. Ahora no es raro oır frases tales como: Nos comu-nicamos por vıdeo conferencia o Quizas nos conviene Instalar Telefonıa IP, y es que el concepto deVoIP abarca muchos ambitos de las comunicaciones digitales , ya que permite transmitir senales deVoz analogicas a traves de las redes IP mediante paquetes de datos previamente transformados paraeste proposito.

Entre los muchos aspectos que abarca la Voz sobre IP se encuentra la Telefonıa IP, que para losusuarios representa un tipo de comunicacion similar en la forma de comunicarse a la que proporcionala telefonıa PSTN pero no en el fondo, ya que la arquitectura que se encuentra detras de la TelefonıaIP es distinta en cuanto la transmision de la Voz. La voz sobre IP como se dijo antes, se transportamediante paquetes de datos a traves de las redes IP, por lo tanto son otros los componentes que par-ticipan en el establecimiento de las comunicaciones en comparacion con la telefonıa tradicional.

En el proyecto que se describe a continuacion se trabaja implementando la Voz sobre IP, paraser utilizadas en la Telefonıa IP y a su vez unir este sistema de comunicaciones con el mundo de laTelefonıa PSTN.

Como lo dice el nombre del proyecto ¨Estudio y desarrollo de centrales telefonicas PBX basado entecnologıa VoIP”, el enfoque principal del estudio esta en las denominadas IP-PBX que representan untipo de centrales telefonicas con la capacidad de comunicar y controlar comunicaciones entre terminalestelefonicas IP. A su vez tambien se quiere estudiar la interconexion de los mundos IP y PSTN; ademasde estudiar todo lo referente a telefonıa IP, es necesario tener un acercamiento al mundo de la telefonıatradicional, es por eso que en este documento se presentan algunos topicos que son de ayuda para elentendimiento de la implementacion final que integra IP y PSTN.

Luego de tener presentar la tematica investigada se presentan dos capıtulos describiendo la puestaen marcha de un sistema de telefonıa IP dentro del departamento de Electronica de la UTFSM.

1.0.1. Objetivos del Proyecto

Los objetivos principales del proyecto son:

Realizar Llamadas entre Telefonos IP

El primer objetivo se sustenta en establecer comunicacion entre Telefonos IP (tambien pueden serdos Softphones1) bajo un protocolo especifico de senalizacion, que en nuestro caso sera el protocolo

1Softphone: Telefono IP implementado mediante software y basado en la tecnologıa VoIP, el cual se instala encomputadores para realizar llamadas telefonicas

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14 CAPITULO 1. INTRODUCCION

SIP2.

Realizar llamadas entre Terminales IP registradas en diferentes IP-PBX

Este objetivo se sustenta en el estudio de la interconexion entre centrales IP, realizando conexionesllamadas troncales IP para dirigir llamadas desde y hacia Terminales IP que se encuentran registradosen distintas redes LAN, cada una con su propio servidor de registro.

Realizar Llamadas entre Telefonos IP y Telefonos PSTN

Este objetivo consiste en lograr realizar llamas entre Telefonos IP fijos (o PC) y Telefonos PSTN(digitales o analogicos). Este objetivo se fundamenta en el estudio de las distintas alternativas paraconectar un red de datos IP con la red PSTN, para luego implementar como ejemplo alguna de estasalternativas.

1.1. Descripcion de la Implementacion

Despues de estudiar toda la teorıa que envuelve a la Telefonıa IP y en especial a las IP-PBX, seincluyen dos capıtulos dedicados a desarrollar los objetivos propuestos en el punto anterior. Al igualque los objetivos, el desarrollo se divide en tres etapas de implementacion claramente definidas.

1.1.1. Descripcion de las etapas del Proyecto

Las tres etapas involucradas en el proyecto son:

1. Estudio e implementacion de una IP-PBX en una Red LAN, con salida a Internet:Este dispositivo se disena y configura para intercomunicar los anexos telefonicos IP que existandentro de la red LAN, ademas de comunicarlos mediante trafico IP con terminales IP ubicadosen Internet. Representa el servidor de registro que se encarga de la negociacion de protocolos,autentificacion de clientes y sus servicios disponibles, ademas de ubicar las rutas que comunicana dos Telefonos IP (o softphones) participantes en una llamada y la respectiva traduccion denumeros telefonicos a direccion IP .

Figura 1.1: Etapa 1, IP-PBX conectado a dos redes de datos distintas

2SIP: Session Initiation Protocol [12]

1.1. DESCRIPCION DE LA IMPLEMENTACION 15

2. Estudio e implementacion de un troncal IP entre IP-PBX: En este caso, se configurandos IP-PBX, cada uno como servidor de registro en una red de datos diferente (puede ser Inter-net), para luego interconectarlos por medio de un troncal IP y algun protocolo de senalizacionpara telefonıa IP, para lograr comunicar terminales IP registrados en distintos IP-PBX. Con esteobjetivo se desea mostrar la escalabilidad que presenta la telefonıa IP, en cuanto a unir mas redesa una implementacion ya existente

Figura 1.2: Etapa 2, Troncal IP entre dos IP-PBX

3. Estudio de las distintas alternativas de interoperabilidad entre IP-PBX y la PSTN:Luego de haber logrado realizar las dos etapas anteriores y tener implementada la Telefonıa IP,la siguiente etapa es ¨unir¨ lo desarrollado, con la PSTN y ası poder realizar llamadas desdeterminales IP a telefonos tradicionales y viceversa.

Figura 1.3: Esquema Logico de conexiones de los PBX-IP con la PSTN

16 CAPITULO 1. INTRODUCCION

Capıtulo 2

Introduccion a la Telefonıa IP

Como se menciono en la introduccion de este proyecto, la Telefonıa IP, une los mundos de latransmision de la voz y la transmision de datos, para hacer llamadas telefonicas a traves de las redesbasadas en el Protocolo IP. Con esto se tiene una unica red de comunicacion tanto para los serviciosproporcionados por las Redes de Computadores como para la Telefonıa. La Tecnologıa de la TelefonıaIP se presenta como un uso particular de VoIP incluyendo sus estandares, normas y protocolos decomunicacion para transportar la voz sobre las redes de datos.

2.1. Diferencias Tecnicas entre las redes de datos y las de voz

Las redes PSTN de Telefonıa se basan en la tecnologıa de TDM1 lo que quiere decir que las llamadasutilizan los recursos disponibles para la comunicacion por un tiempo determinado, ademas todas lasllamadas utilizan el concepto de conmutacion de circuito, lo que se traduce en que al establecer unallamada los recursos no pueden ser utilizados hasta que dicha llamada finalice. Estos recursos quedantomados por la llamada incluso en los lapsos en que se encuentra en silencio.

A diferencia de las redes PSTN de telefonıa, las redes basadas en la conmutacion de paquetes dedatos y particularmente las redes que soportan IP, se transportan utilizando diferentes caminos depen-diendo del trafico y caracterısticas de la red en cuestion, lo que se traduce en una mayor utilizacion delos recursos fısicos disponibles, ya que se puede establecer mas de una comunicacion a la vez, dondelos paquetes son dirigidos por la mejor ruta posible.

A pesar de las ventajas que presentan las redes de conmutacion de paquetes, existen algunos factoresque afectan la comunicacion, efectos tales como las perdidas de paquetes durante la transferencia delpaquete en la red y perdidas en la calidad de la voz. Pero estas falencias han ido disminuyendo con laimplementacion de los estandares de comunicacion y a medida que pasa el tiempo se van estableciendonormas mas eficientes en el desarrollo de la tecnologıa VoIP.

2.2. VoIP: Voice over IP

La tecnologıa de Voz sobre IP, es la que nos proporciona la propiedad de transportar la voz (senalanalogica) a traves de la redes de datos IP, previa transformacion a paquetes digitales. Pero para llevara cabo este proposito, VoIP presenta varias etapas que son importantes comprender antes de estudiarel funcionamiento particular de la Telefonıa IP. Dichas etapas y aspectos de VoIP se describen a con-tinuacion [2].

1TDM: siglas en ingles de Acceso Mutiple por Division en el Tiempo

17

18 CAPITULO 2. INTRODUCCION A LA TELEFONIA IP

2.2.1. Parametros que influyen en la calidad de entrega de la informacion

Como todo proceso de telecomunicacion el transporte de la senal de voz presenta varias implicanciasal momento de obtener una buena senal por parte del receptor de la informacion, algunas de estosfactores que a su vez influyen en la calidad de la senal son los siguientes.

Retardo

Puede ser causado por la red de transporte o por el proceso de codificacion y muestreo de la senal.El retardo provoca eco en la conversacion y traslape del habla que dependiendo de la medida delretardo es si se vuelve significativo en la comunicacion o si simplemente es imperceptible para los entesparticipantes.

Jitter

Es causado por la red de transporte de la informacion y corresponde a la variacion de tiempo entrela llegada de los paquetes de informacion al receptor, lo que provoca discontinuidad en la comunicacion.Para este problema la solucion es adaptar un buffer adecuado para el Jitter que se produce durante lacomunicacion.

Compensacion de perdida de paquetes

Debido a que las redes IP no garantizan el servicio, esta perdida va a depender de la capa de enlaceque se este utilizando (por ejemplo ATM) para el transporte de la informacion, y se debe a que en lasredes IP la voz es tratada como un paquete de datos comun.

Compensacion de eco

El eco pasa a ser un problema en las redes de conmutacion de paquetes cuando el retardo es mayora 50[ms] [2], si esto ocurre se debe proceder a aplicar compensacion de Eco, para que la conversacionsea fluida. Las tecnicas de cancelacion de Eco estan especificadas por la ITU2[13], donde define lasespecificaciones de los canceladores de Eco, mediante filtros digitales y comparadores de datos recibidos.

2.2.2. Especificaciones VoIP

En la telefonıa IP el cambio fundamental se produce en la red de transporte donde esta tarea esllevada a cabo por una red basada en el protocolo IP de conmutacion de paquetes (ej, Internet) adiferencia de la conmutacion de circuitos en la telefonıa tradicional.

Para lograr con exito el proceso de transporte de los paquetes de voz, VoIP establece especificacionespara tratar de no perder calidad de voz. Tales especificaciones aseguran el trabajo de equipos dedistintos fabricantes en las redes en cuestion, conectividad con los sistemas de telefonıa PSTN, supresionde lapsos de silencio, codificacion de la voz y direccionamiento de los paquetes, proporcionando serviciosde directorios donde se negocian el tipo de transmision permitido por emisores y receptores.

Protocolos de Senalizacion

Los protocolos de senalizacion son los encargados de manejar y coordinar las comunicaciones enVOIP. Para esta tarea actualmente existen tres tipos de protocolos que son los mas utilizados, cadauno de estos protocolos pretende realizar las mismas funciones de coordinacion de las comunicaciones.

2ITU: siglas en ingles de Union Internaciona de Telecomunicaciones

2.2. VOIP: VOICE OVER IP 19

H.323

El estandar H.323 [2] fue desarrollado por la ITU-T para el trafico multimedia sobre redes conconmutacion de paquetes. El aporte de este estandar fue la creacion de una coleccion de protocolosde senalizacion que permiten controlar el establecimiento, mantencion y liberacion de conexiones detrafico multimedia sobre las IP.Luego de establecer y modificar el estandar H.323, se establecio las entidades que participan en lacomunicacion multimedia H.323.

1. Terminal H.323 : Proporciona en tiempo real comunicacion bidireccional con otro terminalH.323. Un terminal debe soportar al menos la transmision de voz, voz y datos, voz vıdeo o vozdatos y vıdeo.

2. Gateway H.323 (Pasarela): permite que las terminales H.323 puedan operar con terminalespertenecientes a otro tipo de redes de circuitos. Las Pasarelas pueden estar conectadas directa-mente a terminales H.323 o otras pasarelas. Adapta flujos de informacion entre redes distintas.

3. Unidad de control Multipunto (MCU): Permite soportar conexiones multipunto en la redH.323. Esta conformada por dos partes: el controlador multipunto (MC) que proporciona capaci-dad de negociacion y el procesador multipunto (MP) que se encarga de realizar las funciones demezcla de medios (audio, vıdeo, datos).

4. GateKeeper (GK): Es el encargado de proporcionar los servicios al resto de los elementos dela red. Aunque es opcional en una red H.323, su no inclusion limita el servicio de transferenciade medios.

SIP

Session Initiation Protocol (SIP)[12], es un protocolo de senalizacion, desarrollado por la IETF3[12] como alternativa al existente H.323. Este protocolo permite a los usuarios, participar en sesionesde intercambio de informacion multimedia, soportando mecanismo de establecimiento, modificacion yfinalizacion de llamada.SIP se ha propuesto como sistema generico para el soporte de mecanismo de senalizaciones de ser-vicio de telefonıa IP. SIP soporta 5 elementos funcionales para el establecimiento de terminacion decomunicaciones multimedia:

Localizacion de Usuarios

Intercambio y negociacion de capacidades de los terminales.

Disponibilidad de Usuarios

Establecimiento de llamadas

Mantenimiento de llamadas

SIP es un protocolo basado en el modelo cliente servidor. Los clientes SIP envıan peticiones a unservidor, el cual una vez procesada contesta con una respuesta.Las terminales SIP pueden establecer llamadas de voz directamente sin la intervencion de elementosintermedios, al igual que en el caso de H.323.Ademas de los terminales que representan telefonos IP o gateway, la arquitectura SIP define cuatrotipos de servidores.

1. Servidor Proxy : Se encarga de encaminar peticiones/respuestas hacia el destino final. El en-caminamiento se realiza salto a salto de un servidor a otro hasta alcanzar el destino final.

2. Servidor de redireccion : Equivalente al servidor proxy, pero a diferencia de este no contestaa la llamada, si no que indica como contactar el destino buscado.

3IETF: Internet Engineering Task Force


3. Servidor de registro: Mantiene la localizacion actual de un usuario. Se utiliza para que losterminales registren la localizacion en la que se encuentran, facilitando la movilidad del usuario.

4. Agente de llamada : Realiza todas las funciones de los tres primeros servidores, ademas puederealizar las siguientes acciones:

Localizar a un usuario mediante la redireccion de la llamada a una o varias localizaciones

Implementar servicios de redirecion como reenvıo en caso de no contestar o este ocupado.

Implementar filtrado de llamadas en funcion de su origen o destino

Almacenar informacion de administracion de llamadas

Realizar cualquier otra funcion de gestion.

MEGACO

MEGACO a diferencia de SIP y H.323, fue creado con el objetivo de la utilizacion de redes conconmutacion de paquetes como un backbone4 para la transmision de trafico de voz originado por redesPSTN.Los ISP5 son los que han mostrado un mayor interes en este tipo de tecnologıa, pensando en integrarprogresivamente sus redes de telefonıa basada en la conmutacion de circuitos y sus redes de datosbasadas en la conmutacion de paquetes en una sola red homogenea que transporte ambos tipos detrafico (voz y datos) y que a su vez sea transparente para los usuarios finales.MEGACO para obtener interoperabilidad divide los gateway en tres entidades diferentes:

1. Controlador de Medios (Media Gateway Controller, MGC): Proporciona la senalizacionH.323 o SIP y realiza el mapeo entre la senalizacion de redes de circuitos y de redes de paquetes.

2. Psarela de Medios (Media Gateway, MC): Proporciona la adaptacion de medios y/o lasfunciones de transcodificacion. Este bloque realiza entre otras funciones la traslacion de direc-ciones y cancelacion de eco.

3. Pasarela de senalizacion (SG): Proporciona las funciones de mediacion de senalizacion entreredes IP y SCN6.

2.2.3. Proceso de transformacion de la voz a paquetes de datos

El primer paso para proveer de servicios de voz a traves de las redes de datos, consiste en la dig-italizacion de las senales analogas de voz y la compresion de las senales digitales eficientemente paraque puedan ser transportadas por las redes de datos.

El proceso de digitalizacion de las senales de voz se realiza para trabajar de mejor forma con lainformacion, algunas de las ventajas que presenta estas senales respecto a las analogas son las siguientes:

Mejor resistencia al ruido.

Facilidad de manipulacion debido a que presenta solo dos niveles de senal.

Se puede regenerar en el receptor incluso removiendo el ruido presente.

4Un backbone es enlace de gran caudal o una serie de nudos de conexion que forman un eje de conexion principal.Es la columna vertebral de una red.

5ISP: Internet Service Provider6SCN: Switched Circuit Network

2.3. TIPOS DE LLAMADAS SOPORTADAS POR LA TELEFONIA IP 21

Durante el proceso de transformacion de la voz a formato digital por los conversores analogodigital, la informacion analoga se adapta para ser transmitida por la redes de datos. Este proceso sehace mediante los llamados CODECs7 de voz. A continuacion se describen los principales CODECutilizados en la actualidad.

1. G711, Pulse Code Modulation

Sin comprimir, 64kbps

Muestreo 8 kHz

CODEC mas usado de la historia

2. G722, Banda ancha

Muestreo 16 kHz

3. G723.1

Ancho de banda reducido: 5.3/ 6.3 kbps

Muestreo 8 kHz

Retardo alto (37,5 ms)

4. GSM 06.10, Telefonia Movil

Ancho de Banda: 13 kbps

Muestreo 8Kbps

2.3. Tipos de Llamadas soportadas por la Telefonıa IP

En la telefonıa IP se presentan tres tipos de llamadas, desde el punto de vista de las terminalesfısicas de receptor y emisor que participan en la comunicacion. Estos tipos de llamados surgen por lavariedad de terminales que se presentan, ya que un PC tambien puede simular un telefono medianteSoftphone, ademas se suman los telefonos PSTN y los telefonos IP.

2.3.1. Llamada Telefonica entre Softphone

Para poder desarrollar una comunicacion telefonica entre dos softphone, solo basta con que dos omas computadores tengan instalado y configurado una aplicacion que se encargue de procesar y ges-tionar las llamadas telefonicas. Para esto solo se necesita el software correspondiente, tener contratadoun servicio de internet o estar en una red privada.

2.3.2. Llamada Telefonica entre un Softphone y un Telefono PSTN

En este tipos de llamadas el PC debe tener instalado un sistema para gestionar las llamadastelefonicas, conexion a red IP y a un dispositivo de Gateway (de medios) dentro de la red internamanejado por el ISP en Internet. Ademas ambos extremos deben comunicarse a un gatekeeper, quienles proporcionara la ubicacion del Gateway adecuado para establecer la comunicacion y gestionar losservicios a utilizar.

2.3.3. Llamada Telefonica entre un Softphone y un Telefono IP

Para este caso el Telefono IP actua casi como un telefono PSTN ya que puede ser accedido yasea por un numero de telefono o por una direccion IP. Para este proposito solo es indispensable elGatekeeper, ya que el Gateway no se necesita para la conversion de medios, debido a que todo eltrafico es IP.

7CODEC: Compressor-Decompressor, Coder-Decoder, o Compression/Decompression algorithm’.


2.3.4. Llamada Telefonica entre dos Telefonos PSTN

Las llamadas se hacen desde y hacia telefonos PSTN de forma normal, la diferencia radica en quedespues de comunicarse con el Gateway del emisor de la llamada, el trafico es completamente IP hastael Gateway del extremo opuesto, para luego convertir el medio de la senal a la telefonıa PSTN. El flujode respuesta del receptor se hace de la misma manera.

2.3.5. Llamada Telefonica entre dos Telefonos IP

En este caso todo el trafico es IP desde extremo a extremo y se realiza de la misma manera que unallamada Softphone a Softphone, lo unico que cambia son las terminales telefonicas mediante hardware.

2.3.6. Llamada Telefonica entre un Telefonos IP y un Telefonos PSTN

Al igual que el caso anterior, se diferencia de la llamada de PC a telefono PSTN por contar con untelefono IP mediante Hardware en el extremo de la red que trabaja con paquetes de datos.

2.4. Flujo de llamados en Telefonıa IP.

El proceso de llamados en telefonıa IP presenta una secuencia logica a la hora de establecer comu-nicacion en la red VoIP. A continuacion se presentan los pasos que sigue una llamada de Telefonıa IP atraves de las diferentes entidades que la componen. Se supondra que los extremos de la comunicacionse realiza entre telefonos IP , que corresponde al caso mas general de telefonıa IP.

El primer paso es marcar el numero de telefono del ente con el cual se quiere establecer comuni-cacion.

Este dato es pasado directamente al Gatekeeper correspondiente al telefono que hace la llamada.

Dicho Gatekeeper, traduce el numero de telefono a una direccion IP y busca entre sus bases dedatos cual es el Gateway adecuado para establecer la comunicacion con esta direccion IP. Esteproceso puede establecer una comunicacion del primer Gatekeeper con otros Gatekeeper antesde encontrar el Gateway adecuado para comunicar las redes.

Luego de establecer el gateway correcto para realizar la comunicacion, el Gatekeeper negocia yconsulta sobre protocolos y estandares comunes a los dos terminales de la conversacion, escogiendopara la comunicacion los mejores aspectos de las interseccion de ambos conjuntos.

Ademas de establecer los parametros de comunicacion, el Gatekeeper proporciona de acuerdo alos perfiles existentes en su base de datos los servicios con los cuales cuentan los clientes paraestablecer llamadas, como por ejemplo forwarding de llamadas o llamada en espera, entre otros.

Cabe mencionar que en el caso de que uno de los telefonos corresponda a telefonıa PSTN, elGateway se encarga de la conversion de medios, de senal analoga a digital y viceversa.

Luego de tener todo para la realizar la comunicacion entre los telefonos, el Gatekeeper comunicadirectamente a los extremos de la llamada, monitoreando y controlando el proceso y trafico dela llamada.

2.5. Ventajas frente a la Telefonıa PSTN

Como es de esperar, la implementacion de telefonıa IP por parte de las Instituciones, debe pro-porcionar ventajas respecto a la telefonıa PSTN. Para justificar su implementacion, a continuacion sepresentan las ventajas que implica su uso.

Integracion en las redes LAN o WAN de las instituciones, del servicio de voz, como un serviciomas proporcionado a sus usuarios.

2.5. VENTAJAS FRENTE A LA TELEFONIA PSTN 23

Las redes de datos ya estan incorporadas por parte de las instituciones.

Las redes IP estan convertidas en un estandar en comunicacion internas y globales, en todos losambitos corporativos.

Proporciona variedad de estandar de comunicacion y compresion de la informacion.

Basta con tener contratado un servicio de Internet para establecer comunicaciones basadas enVoIP.

Su uso es independiente a la capa de enlace del modelo OSI.

Menores costos que tecnologıas alternativas (voz sobre TDM, ATM, Frame Relay).

Con los datos anteriores se puede apreciar, la telefonıa IP presenta ventajas tanto de tecnologıa,como de su facil implementacion, uso y la implicancia de bajos costos para las instituciones que laincorporan en sus redes.

Capıtulo 3

SIP: Session Initiation Protocol

SIP (Session Initiation Protocol) es un protocolo de control, localizado en la capa de aplicacion delmodelo de Red OSI1 y tiene las propiedades de establecer, modificar y terminar sesiones multimedia.Como otros estandares, el protocolo SIP esta gobernado por la IETF documentado en un RFC2 [12]siendo un protocolo libre y abierto a nuevas modificaciones y no ligado a ninguna empresa ni entidadprivada.

En la actualidad SIP esta convertido en un standard de senalizacion para las llamadas telefonicasa traves de internet, y esto se debe en gran parte a que la mayorıa de las empresas que prestan elservicio y que crean hardware y software para este proposito lo han adoptado como su protocolo pararealizar las comunicaciones.

Algunas de las caracterısticas que han convertido a SIP en un standard de las industria son:

1. Movilidad SIP: En una red PSTN, la portabilidad de un numero telefonico requiere complejaimplementacion. Este comportamiento es una aplicacion trivial para los servicios SIP si el usuariotiene un nombre de usuario, password y la direccion de un servidor de registro que le proporcioneun numero telefonico IP con los cuales puede ser redireccionado trasparentemente en la red.

La movilidad en un ambiente IP es clasificada como:

Movilidad Personal: Diferentes terminales, pero la misma identidad del cliente.

Movilidad de terminales: Permite mantener habilitadas la comunicaciones cuando el terminalse mueve entre diferentes redes o subred.

Movilidad de servicios: Tiene los mismos servicios a pesar de la movilidad.

2. Interoperabilidad SIP:SIP ha sido extensamente aceptado por los proveedores de serviciosporque puede entregar mejoras sobre los servicios de red de proxima generacion. SIP soportainteroperabilidad entre protocolos tales como H323, ISUP (ISDN User Part) y SS7 y por lo tantolos proveedores de servicios pueden tomar estas ventajas para ir mejorando sus servicios de VoIP.

3. Extensiones SIP: SIP proporciona una plataforma simple pero que presenta capacidades adi-cionales a las de la comunicacion por voz, como variar la QoS3, mensajerıa y la multimediapermitiendo a su vez que las terminales SIP negocien dichas caracterısticas al momento de es-tablecer una comunicacion.

1Modelo OSI: Modelo de referencia de Interconexion de Sistemas Abiertos es el modelo de red descriptivo creadopor ISO. Proporcionando a los fabricantes un conjunto de estandares que aseguraran una mayor compatibilidad einteroperabilidad entre los distintos tipos de tecnologıa de red producidos por las empresas a nivel mundial.

2RFC(ingles de Request For Comments): Conjunto de notas tecnicas y organizativas donde se describen los estandareso recomendaciones de Internet.

3Calidad de Servicio por sus iniciales en Ingles

25

26 CAPITULO 3. SIP: SESSION INITIATION PROTOCOL

Como se dijo anteriormente, SIP esta presente en la capa de aplicacion, lo que se puede apreciaren la figura 3.1 con un esquema de capas en el cual se encuentra insertado el protocolo SIP, ademasde distinguir como se relaciona con el resto de los protocolos que participan en sus sesiones, tambiense puede ver que SIP no es un protocolo integrado verticalmente en el modelo y es por eso que puedeutilizar otros protocolos para construir sus sesiones, algunos de los protocolos utilizados por SIP son:

TCP/UDP: Para transportar la informacion de senalizacion.

DNS: Para resolver nombres de servidores de acuerdo a la direccion de destino.

RTP (Real Time Protocol): Para transportar las comunicaciones interactivas de voz, datos yvideo.

RTSP (Real Time Streaming Protocol): Para controlar el envio de streaming media.

SMTP (Simple Mail Transport Protocol): Reutiliza headers, mecanismos de enrutamiento, modode direccionamiento, etc.

XML (eXtensible Markup Language): Para crear servicios y transmitir informacion de eventos

MIME (Multipurpose Internet Mail Extension): Estandar para describir contenido en Internet.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Toma parte de la sintaxis y semantica, los mecanismos deautenticacion, etc.

TLS: Para establecer sesiones seguras

SAP (Session Advertisement Protocol): Para publicar sesiones multimedia via multicast.

Figura 3.1: Esquema de capas OSI en el cual se encuentra inserto el protocolo OSI

SIP fue desarrollado como un protocolo comun de manejo de sesiones para aplicaciones en internet,SIP inicia y negocia los parametros de sesiones , los modifica y finalmente termina la sesion. SIP esconocido principalmente por su uso en VoIP (Voice over Internet Protocol) y en particular en su usopara la senalizacion de llamadas en Telefonıa IP.

Aunque en forma general SIP es un protocolo para el manejo de sesiones multimedia a traves deInternet, en este documento se hablara particularmente de SIP como protocolo para realizar llamadastelefonicas IP, y en este caso, SIP soporta cinco caracterısticas para el establecimiento y terminacionde las comunicaciones :

3.1. COMPONENTES SIP 27

1. Locacion de usuario: Determinacion del dispositivo a utilizar en la comunicacion.

2. Disponibilidad del usuario: Determinacion de la voluntad del receptor de la llamada de participaren la comunicacion.

3. Capacidad del usuario: Determinacion del medio y de los parametros del medio a utilizar.

4. Establecimiento de sesion: Establecimiento de los parametros de las sesion en ambos extremos.

5. Gestion de sesion: incluye transferencia y terminacion de las sesiones, modificacion de parametrosde la sesion y la invocacion de servicios.

Para aclarar, el funcionamiento y estructura del protocolo SIP en Telefonıa IP, las secciones quesiguen describen como esta conformado y que funcion cumple cada una de sus estructuras.

3.1. Componentes SIP

El protocolo SIP cuenta con tres componentes principales en su arquitectura, llamados Agentesde usuario, Servidores de Red y Mensajes SIP. Cada uno de estos componentes tiene su propiascaracterısticas las cuales son descritas a continuacion.

3.1.1. Agentes de Uusario

Un Agente de Usuario es una aplicacion que actua en nombre de un usuario. Puede actuar como unAgente de Usuario Cliente (UAC, siglas en ingles) para recibir llamadas y Agente de Usuario Servidor(UAS, siglas en ingles) para realizar llamadas. UAC es usado para iniciar una peticion SIP, UASrecibe peticiones y retorna una respuesta en nombre del usuario, la respuesta es aceptada, descartadao redireccionada al usuario que hizo la peticion. Estos Agentes de Usuario contienen todo el estadoSIP de la maquina y pueden ser usado sin servidores como intermediarios.

3.1.2. Servidores de Red

Existen tres tipos de Servidores de Red, llamados, Servidor Proxy, Servidor de registro y Servidorde redireccion.

Servidor Proxy

Un servidor Proxy retransmite las peticiones de comunicacion a los servidores proximos despuesde decidir cual de ellos es el correcto. Un servidor Proxy interpreta, y si es necesario, reescribe unapeticion antes de retransmitirla, el proximo servidor puede ser cualquier tipo de servidor SIP; el Proxyno sabe que servidor es y no tiene por que saberlo. Antes de que la peticion pueda alcanzar el UAS,puede ser que tenga que pasar por varios servidores transversalmente. Como un Proxy puede hacerpeticiones y respuestas, contiene un cliente y un servidor. Un Proxy puede ser stateful or stateless.Cuando es stateful, un Proxy recuerda las peticiones que le han llegado, cuales han generado salida depeticiones, y las peticiones que han salido. Un Proxy stateless, olvida toda la informacion una vez quelas peticiones salientes son generadas, Un Proxy puede bifurcar las peticiones entrantes a multiplesubicaciones si las llamadas tienen multiples localizaciones registradas con el servidor. Un Proxy concapacidad de bifurcacion es siempre stateful, porque necesita recordar los estados de todas la ramas alas cuales han sido bifurcadas la peticiones entrantes.

Servidor de Redireccion

Los Servidores de Redireccion, no reenvıa la peticion a otro servidor. Este acepta una peticion SIPy mapea la direccion a cero o a mas nuevas direcciones y retorna estas direcciones al cliente, para queel pueda contactar al servidor directamente. Es diferente a un Servidor Proxy, porque este no inicializasus peticiones SIP, tambien es distinto a un Agente de Usuario Servidor, ya que no acepta llamadas.


Servidor de registro

Un servidor de registro, es un servidor que acepta peticiones del tipo REGISTER (las cuales seranexplicadas mas adelante) y mantiene a disposicion los detalles de varios servidores y clientes. Unservidor de registro esta tıpicamente situado con un Proxy o un servidor de Redireccion y en algunasocasiones proporciona servicios de ubicacion tambien.

3.1.3. Mensajes SIP

Los mensajes SIP generalmente son del tipo peticion y respuesta entre cliente y servidor. Estaspeticiones y respuestas, incluye diferentes cabeceras para describir el detalle de la comunicacion. SIPes un protocolo basado en texto, manteniendo una estructura comun en todos los mensajes y suscampos de cabeceras, permitiendo una sintaxis generica al ser escrito. Peticiones y respuestas utilizanun formato generico de mensaje, con consistencia en su linea de inicio, uno o mas campos de cabecera(Headers), una lınea en blanco indicando el final de los campos de cabeceras, y opcionalmente uncuerpo de mensaje. SIP fue disenado por escritura de caracteres independientes, o sea, algun campopuede contener algun caracter ISO 106464. Para hacer la senalizacion SIP mas segura, pueden serusadas la encriptacion y la autorizacion. Por ejemplo la encriptacion puede ser usada para prevencioncontra sniffers que se dedican a mirar desde y hacia donde estan dirigidas las llamadas telefonicas. Lasautorizaciones son usadas para prevenir un ataque activo de modificacion y redireccion de peticionesy respuestas SIP.

Campos de cabecera SIP

Los campos de cabecera SIP son similares a los de HTTP en cuanto a sintaxis y semantica. Loscampos de cabecera de usuario especifican cosas como llamada, emisor de la llamada, la trayectoriadel mensaje, tipo y largo del cuerpo del mensaje entre otras caracterısticas. Algunos de estos camposde cabecera son utilizados en todos los mensajes, el resto solo es usado cuando es apropiado. Unaaplicacion SIP no necesita entender todo el mensaje, no obstante es deseable. La entidad que recibeel mensaje simplemente ignora los campos que no entiende. El orden en que los campos aparecengeneralmente no es de importancia, excepto por el campo Via en que las cabeceras de cada salto dehost deben aparecen antes que las de los extremos. Aquı se presentan 44 campos de encabezamientolistados en el RFC 2543. En el cuadro 3.1.3 se presentan 37 cabeceras que pueden ser divididas encuatro grupos diferentes:

Cabeceras generales: Son aplicados tanto a los mensajes de peticiones como a los de respuesta.

Cabeceras de Entidad : Definen informacion sobre el cuerpo del mensaje o si el cuerpo no esta pre-sente, sobre los recursos identificados por la peticion.

Cabeceras de Peticion: Actuan como peticiones modificadas y permiten al cliente pasar informa-cion adicional sobre la peticion y sobre el cliente mismo, al servidor.

Cabeceras de respuesta Permiten al servidor poner informacion adicional sobre la respuesta,cuando no hay lugar en la linea de inicio (en las respuesta es llamado linea de estado).

Estos campos de encabezamiento toman informacion sobre el servidor y sobre accesos a fuenteslejanos identificados por la peticion URI.

En el cuadro 3.1.3 se explica las cabeceras mas importantes de las mencionadas antes.

Peticiones SIP

Las peticiones estan caracterizadas por la lınea de inicio, lınea de peticion de llamada y se iniciacon un metodo que senaliza lo que sigue por una URI5 de peticion y la version del protocolo, Aquı se

4ISO/IEC 10646-1 Tecnologıas de la informacion; juego universal de caracteres codificados en varios octetos, arqui-tectura y tabla multilingue.

5Uniform Resource Identifier, identificador uniforme de recursos. Texto corto que identifica unıvocamente cualquierrecurso (servicio, pagina, documento, direccion de correo electronico, entre otros) accesible en una red.

3.1. COMPONENTES SIP 29

Generales Peticion Respuesta IdentidadCall-ID Accept Allow Content-EncodingContact Accept-Encoding Proxy-Authenticate Content-LengthCSeq Accept-Language Retry-After Content-TypeDate Authorization Server

Encryption Contact UnsupportedExpires Hide WarningFrom Max-Forwards WWW-Authenticate

Record-Route OrganizationTimestamp Priority

To Proxy-AuthorizationVia Proxy-Require

RouteRequire

Response-KeySubject

User-Agent

Cuadro 3.1: Los cuatro grupos de cabeceras SIP y sus componentes

Cabecera ExplicacionAllow Lista los metodos portados por los recursos identificados por

la peticion URICall-ID Unicamente identifica una invitacion particular o todas las veces

que se ha registrado un cliente en particular

Call-InfoProporciona informacion adicional sobre la llamada y quienesta llamando, dependiendo cual esta activoen una peticion o respuesta.

ContactProporciona las URLs mas lejanas que el usuario puede alcanzarpara sus comunicaciones, esto es utilizado en las peticiones deINVITE, OPTIONS, ACK y REGISTER

Content-Length Indica el tamano dl cuerpo del mensaje enviado al destinatarioContent-Type Indica el tipo de medio del mensaje enviado al destinatarioCSeq (Command Sequence) Unicamente identifica una peticion

son una Call-IDEncryption Identifica que el contenido ha sido encriptadoFrom Identifica quien ha iniciado la peticionRoute Indica los router utilizados por una peticionSubject Indica el motivo de la llamadaTo Indica el destinatario de la llamadaVia Indica la ruta tomada por la peticion hasta aquıWWW-Authenticate Debe ser incluido en el mensaje de respuesta 401 (Unauthorized),

especificando el cliente que envıe la informacion de autorizacion

Cuadro 3.2: Descripcion de cabeceras en mensajes SIP


muestran 6 tipos diferentes de peticiones que se encuentran contenidos en la version actual de SIP(2.0).

REGISTER : Transporta la informacion sobre la ubicacion de un usuario en algun servidorSIP.

INVITE : El metodo INVITE indica que usuarios o servicios estan siendo invitados a participaren la sesion. El cuerpo del mensaje puede contener una descripcion del usuario que esta siendoinvitado. El emisor del llamado indica el tipo de medios que son permitidos recibir en ambosextremos de la comunicacion. Un senal de exito responde indicando en el cuerpo del mensajeque medios de llamadas desea recibir.

ACK : La peticion ACK confirma que el cliente ha recibido una respuesta final al metodoINVITE. ACK es usado solo con la peticion INVITE. Y puede contener un cuerpo de mensajecon la descripcion final de la sesion para ser usada por el emisor del llamado, si el cuerpo delmensaje esta vacıo, el emisario utiliza la descripcion de la sesion que se encuentra en el metodoINVITE.

OPTIONS : El metodo OPTION consulta sobre la compatibilidad del sistema del servidor final,pero no realiza la conexion.

BYE : Los agentes de usuario utilizan BYE para indicar que el servidor desea liberar la llamada(finalizar la conexion).

CANCEL : La peticion CANCEL cancela una peticion pendiente con el mismo Call-ID, perono afecta a las peticiones o llamadas existentes (una peticion se considera completa si el servidorha enviado una respuesta final)

INFO : Es un metodo propuesto adicionalmente, es parte de la extensiones SIP. La funcion delmetodo INFO es permitir el transporte de la sesion relacionado con el control de la informacionque es generada durante la sesion, El metodo INFO es detallado en el RFC 2976, donde ademasse proponen otros metodos de extension.

Respuestas SIP

El destinatario, despues de recibir e interpretar el mensaje de peticion, responde con un mensaje derespuesta SIP, indicando el estado del servidor, exitoso o fallado, La respuesta puede ser de diferentestipos y el tipo de respuesta es identificado por un codigo de estado, compuesto por tres dıgitos enteros.El primer dıgito define la clase de respuesta, los otros dos no tienen rol de categorizacion. En el cuadro3.1.3 se muestran las 6 clases y su significado, Estas clases pueden ser categorizadas por una respuestaprovisional y final. Una respuesta provisional es utilizada por el servidor para indicar progreso, perono determina una peticion SIP. Una respuesta final termina una peticion SIP. Un codigo de respuestadel tipo 1XX son respuesta provisionales y una codigo del tipo 2XX son respuesta finales.

Las aplicaciones SIP no requieren entender el significado de todos lo registrado en los codigos derespuesta, sin embargo es descifrable. A pesar de eso las aplicaciones deben estar reconociendo las clasesde respuesta y tratar algun reconocimiento de las respuestas como siendo el x00 codigo de respuestade la clase.

3.2. Seguridad SIP

Las especificaciones SIP describen algunas de las posibles soluciones y problemas asociados a laseguridad en las transacciones SIP. SIP rescata algunos de los modelos de seguridad como los de losprotocolos HTTP y SMTP. Una encriptacion completa en SIP proporcionarıa una buena proteccion. Apesar de eso, esto no esta implementado, debido a que los servidores Proxy, deben tener las facultadespara poder leer algunos de los campos del mensaje, tales como Route y Via.

3.2. SEGURIDAD SIP 31

Codigos de Explicacion Ejemplo Codigo de RespuestaRespuesta (Mensaje en Ingles)1xx Informational 100 – Trying

180 – Ringing181 – Call is being forwarded

2xx Successful 200 – OK3xx Redirection 301 – Moved Permanently

302 – Moved Temporarily305 – Use Proxy380 – Alternative Service

4xx Request Failure 400 – Bad Request401 – Unauthorized403 – Forbidden404 – Not Found407 – Proxy Authentication Required

5xx Server Failure 500 – Server Internal Error501 – Not Implemented502 – Bad Gateway504 – Server Time-out

6xx Global Failures 600 – Busy Everywhere603 – Decline604 – Does Not Exist Anywhere

Cuadro 3.3: Codigos de respuesta de mensajes SIP

Por lo tanto los servidores Proxy deben ser en menor medida, de confianza. Una solucion es laposibilidad de utilizar solo servidores de Proxy proporcionados por ISPs de confianza o semejantes.Los registros de los agentes de usuarios se pueden realizar en forma segura por el establecimientode una conexion TLS6 hacia un servidor de registro. En este caso el agente de usuario puede estarseguro que el servidor que esta tomando es el correcto, y que no esta intentando tomar un servidorfalso entre ellos. La conexion TLS solo es factible si el servidor esta trabajando como un servidor Proxy.

Otra alternativa para obtener mas seguridad en las transacciones son utilizando S/MIME, proyectoSIPS URI y la autentificacion HTTP, las cuales son descritas a continuacion:

S/MIME puede encriptar el cuerpo del mensaje y algunas cabeceras. El problema de S/MIMEes la falta de estructura de llave disponible para todos los usuarios. porque sus certificados desenalizacion no son una solucion para un ataque del tipo ”man-in-the- middle”.

El proyecto SIPS utiliza algunos tipos de URI7 como un SIP normal. URI sip:[email protected] hace llegar como sips:[email protected] en proyecto SIPS. SIPS requiere que todasla entidades utilicen conexiones TLS hasta que el mensaje llegue a la entidad responsable del do-minio. El problema de SIPS y otras implementaciones TLS con SIP, es que requieren protocolosorientados a la conexion y UDP no es orientado a la conexion.

La autentificacion HTTP, que permite autentificarse sin tener que enviar el password, como untexto coherente.

6TLS: Transport Layer Security, es una version estandarizada por el IETF del protocolo SSL que pretende abarcartoda la capa de transporte de la pila OSI.

7URI: Uniform Resource Identifier

Capıtulo 4

PBX y PSTN (Red de TelefonıaConmutada Publica)

La Red Telefonıa Publica Conmutada (PSTN o Public Switched Telephone Network) es una redque funciona en base a la conmutacion de circuitos y optimizada para comunicaciones de voz en tiem-po real. Cuando se llama a alguien por medio de un telefono tradicional, se cierra un conmutador almarcar el numero de destino y establece ası un circuito con el receptor de la llamada. PSTN garantizala calidad del servicio (QoS) al dedicar el circuito a la llamada hasta que se cuelga el telefono. Inde-pendientemente de si los participantes en la llamada estan hablando o en silencio, seguiran utilizandoel mismo circuito hasta que la persona que llama o el receptor de ella cuelgue el fono.

Aunque este capitulo esta dedicado a PSTN, su funcionamiento se explica en forma basica ya que eltema de interes para este trabajo se basa en gran medida en entender las funciones y caracterısticas quecumplen las centrales privadas de telefonıa PBX, ya que la implementacion que se realizara en telefonıaIP estara centrada en estas caracterısticas heredadas de la telefonıa tradicional y de sus centrales. Espor eso que en las cinco secciones siguientes se detalla a grandes rasgos la estructura de PSTN, paraluego dedicar una seccion un tanto mas extensa especıficamente a lo que a centrales PBX se refiere,ademas en las cinco secciones mencionadas se dedica un capıtulo para detallar las senalizaciones enPSTN.

4.1. Senalizacion Analoga y Digital

Aunque las comunicaciones analogas son ideales para la interaccion humana, esta no es robusta nieficiente a ser recuperada desde una lınea que presenta ruido ). En la antigua telefonıa, la transmisionanaloga fue pasada a traves de amplificadores que ayudaban la senal, pero esta practica no solo amplıala voz si no que tambien el ruido que se presenta en la lınea, y esto no es bueno para la calidad de latransmision de la voz, lo que a menudo se traduce en una lınea de ruido inutilizable.

Si la comunicacion se quiere establecer desde un punto lejano a un dispositivo de conmutacion,se requiere la ayuda de un transmisor analogo que reciba la senal desde la lınea con distorsion en laforma de onda y que causa perdida de recepcion. Esto es mas obvio si se toma en cuenta que en entreel telefono de la casa y la central deben haber varios amplificadores, donde cada uno de los amplifi-cadores amplifica la distorsion que viene del amplificador anterior y no procede a limpiar la senal paraluego proceder a amplificarla por lo tanto el ruido se mantiene y se propaga con la onda de la voz,este proceso en que la senal va pasando a traves de los amplificadores es llamado acumulacion de ruido.

En una red digital. el ruido es menor en cada paso, porque los repetidores no solo amplifican lasenal, ademas la limpian de las condiciones que puedan llevar desde el paso anterior. Esto es posiblegracias a la comunicacion digital, porque dicha comunicacion es basada en uno y ceros, Por lo tanto

33

34 CAPITULO 4. PBX Y PSTN (RED DE TELEFONIA CONMUTADA PUBLICA)

el repetidor solo tiene que decidir si debe regenerar un uno o un cero, Ası , cuando las senales sonrepetidas, son limpiadas manteniendo la voz. Cuando los beneficios de esta representacion digital sehicieron evidentes, la redes de telefonıa migraron a PCM1[1].

4.2. Senales de Voz Digitalizadas

PCM es el metodo mas comun de codificar senales analogas de voz dentro de una trama digital deunos y ceros. Todas la tecnicas de muestreo utilizan el Teorema de Nyquist, que basicamente expresasi la muestra es de dos tipos, alta frecuencia o una voz lineal, obteniendo una buena calidad en latransmision de la voz.

El proceso de PCM es el siguiente [1]:

Las formas de ondas son pasadas a traves de un filtro de frecuencias de voz, obteniendo frecuenciasmayores a 4000[Hz]. Estas frecuencias son filtradas a 3400[Hz] como cantidad limite de crosstalken la red de voz. Usando el teorema de Nyquist, se necesita realizar 8000 muestra por segundopara obtener una buena calidad en la transmision de voz.

El filtrado de la senal analoga se realiza a un rango de 8000 por segundo.

Despues de esto las formas de ondas son muestreadas, y son convertidas a una senal de formadiscreta digital. Esta muestra es representada por un codigo que indica la amplitud de la formade onda en el instante en que la muestra fue tomada. La telefonıa utilizando PCM necesita 8bit de codigo y un metodo basado en logaritmos de compresion que asigna mas bits a mayoramplitud de la senal.

Si se multiplican los 8 bits de palabra por 8000 muestras por segundo, se obtiene 64,000bps. Labase de la estructura de telefonıa es 64kbps.

Dos variaciones basicas de 64kbps PCM son comunmente usadas:

µ − law: Standard utilizado en Norte America.

a − law: Standard utilizado en Europa.

Los metodos son similares en el uso del algoritmo de compresion, obteniendo entre 12 y 13 bits decalidad de longitud PCM en solo 8 bits de palabra, pero de todas maneras difieran algunos detallesmınimos. El metodo µ− law tiene una pequena ventaja sobre a− law en terminos de bajos niveles desenal a ruido en algunas instancias.

4.3. Tramos locales, troncales y comunicaciones entre switch’s

La infraestructura de telefonıa se inicia con un simple par de cables que sale desde los hogares. Estecableado fısico es conocido como anillo local. El anillo local basicamente tiene la funcion de conectarlos telefonos desde los hogares hacia las centrales de conmutacion. Esta comunicacion entre el telefonoy la central telefonica se denomina linea telefonıa y normalmente corre bajo el anillo local.

Los switch de conmutacion se encuentran ubicados dentro de una arquitectura telefonica. Las cen-trales telefonicas ubicadas, por ejemplo en oficinas, se encuentran interconectadas mediante troncales aswitch de mayor jerarquıa, donde las capas superiores en jerarquıa van conectando a los dispositivos deconmutacion ubicados en capas inferiores, es un esquema con forma de arbol, como se puede apreciaren la figura 4.1.

1PCM: Modulacion por Impulsos Codificados (MIC) o (PCM) por sus siglas inglesas (de Pulse Code Modulation), esun procedimiento de modulacion utilizado para transformar una senal analogica en una secuencia de bits.

4.4. SENALIZACION EN LA PSTN 35

Figura 4.1: Jerarquıa de arbol en las comunicaciones PSTN

Las centrales telefonicas a menudo se pueden encontrar directamente conectadas unas a otras.Donde la conexion directa ocurre entre centrales telefonicas que depende de un modelo con grandesflujos de llamadas, si ocurre demasiado trafico entre estas dos centrales telefonicas, se aloja un circuitodedicado desde el switch de comunicacion correspondiente hacia dicha central. Algunas partes de laPSTN utilizan como mucho cinco niveles de switch en su jerarquıa.

4.4. Senalizacion en la PSTN

Generalmente, dos tipos de metodos de senalizacion corren bajo varios medios de transmision, losmetodos de senalizacion son desglosados en los siguientes grupos [1]:

Senalizacion de usuario a la red : Representa como un usuario final se comunica con la PSTN.

Senalizacion red a red : Generalmente representa la comunicacion entre switchs en las intercomu-nicaciones PSTN.

4.4.1. Senalizacion de usuario a la red PSTN

Mediante un par trenzado de cobre, un usuario se conecta a la PSTN analogamente, Red digitalde servicios integrados (ISDN por sus siglas en ingles), o a traves de un carrier E1.

El metodo mas comun de senalizacion para Usuario Red en una comunicacion analoga es DTMF(Dial Tone Multi-frecuency). DTMF es conocido como una senalizacion in-band porque los tonos sontransportados a traves de la trayectoria de la voz.

Cuando se levanta el auricular del telefono y se presiona los dıgitos , el tono que pasa desde eltelefono a la central de conmutacion a la cual se esta conectado, le dice cual es numero telefonico alque se desea llamar.

ISDN utiliza otro metodo de senalizacion conocido como out-of-band, Con este metodo, la senal-izacion es transportada en un canal separada la voz. El canal en que la voz es transportada es llamadoportador (o canal B) y es de 64kbps. El canal en que la senalizacion es transportada es denominado uncanal de datos (canal D) y es de 16kbps. La figura 4.2 muestra una interfaz basica BRI que consisteen dos canales B y un canal D.


Figura 4.2: Esquema de una interfaz BRI, con sus dos canales B y uno D

La senalizacion out-of-band, ofrece algunos beneficios:

La senalizacion es muliplexada dentro de un canal comun.

El resplandor es reducido (resplandor ocurre cuando dos personas se topan en el mismo circuitofinal al mismo tiempo).

Bajos retardos en los envıos.

La senalizacion In-Band sufre de algunos problemas, el mayor de ellos es la posibilidad de perdertonos, Esto ocurre cuando la senalizacion es transportada a traves de de la voz, esto es una razoncomun de los problemas que se generan algunas veces para poder acceder a los mensajes de voz.

4.4.2. Senalizacion entre redes PSTN

La comunicacion Red a Red es normalmente transportada a traves las siguiente medios de trans-mision:

T1/E1 Portador sobre par trenzado.

• T1 es un enlace de transmision digital a 1,544Mbps, normalmente usado en Norte Americay Japon.

• E1 es un enlace de transmision digital a 2,048Mbps, normalmente usado en Europa y Chile.

T3/E3, T4 a traves de cable coaxial.

• T3 transporta 28 T1 o 672 conexiones a 64kbps y es 44,736Mbps

• E3 transporta 16 E1 o 512 conexiones a 64kbps y es 34,368Mbps

• T4 maneja 168 circuitos T1 o 4032 conecciones a 4kbps y es 274,167Mbps

T3, T4 portador sobre un enlace microonda.

SONET (Synchronous Optical Network) a traves de fibra.

La senalizacion entre redes PSTN incluye los metodos de senalizacion in-band similares a multifre-cuencia (MF) y Robbed Bit Signaling (RBS). Estos tipos de senalizacion pueden ser utilizados en losmetodos de senalizacion de Red.

Los sistemas de portadores digitales (T1,T3) utilizan bits A y B indicando on/off como supervision.Los bits A y B son usados para emular tonos SF (Single Frecuency). Estos bit pueden ser obtenidos

4.5. SERVICIOS Y APLICACIONES EN PSTN 37

desde la informacion del canal o multiplexado en un canal comun.

MF es similar a DTMF, pero son utilizadas en diferentes configuraciones de frecuencia. Al igualque en DTMF, los tonos de MF son enviados in-band. Pero en cambio la senalizacion ocurre desde unhogar hacia una central de conmutacion y en MF desde central a central.

La senalizacion entre redes PSTN tambien puede utilizar los metodos de senalizacion out-of-bandconocidos como SS7 (Signaling system 7) o C7 en los paıses europeos.

SS7 de envıo de mensajes entre switch para un control basico de llamadas y CLASS. Estos serviciosCLASS aun confıan en las centrales de conmutacion y la red SS7. SS7 tambien es usado para conectarcentrales y bases de datos de los servicios presentes en la red de telefonıa.

4.5. Servicios y Aplicaciones en PSTN

El intercambio local de portadoras ha incrementado las caracterısticas para crear diversos serviciosque funcionan sobre la estructura telefonica existente y ası agregar valor y funcionalidad a las comu-nicaciones [1].

A continuacion se presenta una lista con algunos de los servicios mas populares con los que cuentanlos clientes en sus caracterısticas de llamada en la PSTN de hoy.

Llamada en espera: Notifica al cliente quien se encuentra en una llamada, que esta recibiendootra llamada entrante.

Reenvıo de Llamadas: Permite suscribirse para reenviar las llamadas entrantes a una destinaciondiferente.

Llamadas Three-way: Permite llamadas en formato de conferencia tripartita.

Otras caracterısticas mas avanzadas que pueden ser portadas de extremo a extremo son:

Display : Muestra las llamadas en ejecucion, directorio de numeros, o identificacion automaticade numeros.

Bloqueo de llamadas: Bloquea numeros especıficos, para que el llamador sea saludado con unmensaje que dice que la llamada no es aceptada.

Bloqueo de ID de lınea: Bloqueo de directorio para numeros salientes.

Callback Automatico: Habilita la obtencion de un numero retenido en el ultimo marcado en casode que una senal de ocupado sea recibida, y que la linea a la cual se llamo ya esta libre.

Remarcado de llamado: Permite al usuario marcar rapidamente a una llamada perdida.

4.6. Centrales Telefonicas Privadas PBX (Private Branch Ex-change)

En sus inicios una persona conectaba manualmente cables para establecer comunicaciones en lo queera conocido como un PMBX (PBX Manual). Este dispositivo fue reemplazado por un dispositivo elec-tromecanico automatico y sistemas electronicos de conmutacion, llamados PABX (PBX automatico)que desplazaron al PMBX hasta hacerlo casi inexistente, entonces los terminos PABX y PBX se con-virtieron en sinonimos [1].

El uso de un PBX evita conectar todos los telefonos de una empresa de manera separada a la red detelefonıa local publica PSTN, evitando a su vez que se deba tener una lınea propia con cargos mensuales


y salidas de llamadas hacia la central telefonica que regresan nuevamente para comunicarse interna-mente.Tanto como el fax, o el modem, o grupos de telefonos, u otros dispositivos de comunicacionpueden ser conectados a un PBX. Y generalmente estos dispositivos se relacionan como extensiones,ver figura 4.3.

El dispositivo PBX esta instalado frecuentemente en la empresa que requiere el servicio y conec-ta llamadas entre los telefonos instalados ahı. Ademas tiene un numero limitado de lıneas externasdisponibles para hacer llamadas al sitio. Las companıas con multiples sedes pueden conectar juntossus PBX a traves de lıneas troncales. El servicio de PBX puede prestarse desde un equipo ubicadoen el proveedor despachando el servicio mediante la red de telefonıa publica local conmutada. Lasllamadas hacia afuera en un PBX son hechas marcando un numero (generalmente 9 o 0) seguido delnumero externo, entonces una lınea troncal es seleccionada automaticamente y sobre esta se completala llamada.

Figura 4.3: representa graficamente el funcionamiento de una PBX dentro de una Institucion

4.6.1. Funciones de las centrales

Como se explico anteriormente las centrales telefonicas estan disenadas para establecer una vıa deconexion entre dos terminales, y para ese proceso estos equipos deben tener la capacidad de realizarla senalizacion y seleccion del terminal del equipo llamado, ademas de supervisar y liberar los recursosutilizados en cada llamada, para poder ser utilizados en nuevas conexiones telefonicas, y es por esteultimo motivo (la reutilizacion) la gran importancia del manejo del establecimiento, supervision yliberacion de los organismos utilizados en cada comunicacion [1].

Establecimiento y supervision de la llamada Cuando el usuario que llama levanta el fono,la central produce el tono de marcar una vez que el equipo de linea asociado al lazo de abonado detectala corriente del lazo, luego, recibe los dıgitos marcados por el usuario, los almacena y realiza la selec-cion del abonado al que se desea llamar, si este se encuentra disponible avisa de la solicitud a ambos

4.6. CENTRALES TELEFONICAS PRIVADAS PBX (PRIVATE BRANCH EXCHANGE) 39

extremos de la comunicacion, una vez que el usuario de destino contesta la llamada, la central conectalos terminales a traves de una vıa de conversacion. Si uno de los dos participantes en la comunicacioncuelga su telefono por mas de un tiempo previamente establecido, produce la liberacion de los circuitoso recursos utilizados en ella.

Las centrales telefonicas son las encargadas de ofrecer los servicios adicionales a los clientes o usuar-ios, servicios tales como, transferencia de llamadas, llamada en espera o correo de voz.

Tambien proveen facilidades para la administracion tales como:

Tarificacion.

Mantencion de estadısticas de trafico.

Asignacion de troncales y categorıas de abonado.

Ruteo de las llamadas locales como las dirigidas a otra central, ademas de las llamadas en transito.

Mantencion de estadısticas de trafico, de fallas, de servicios ofrecidos, entre otras.

Funciones de conmutacion Las llamadas generadas por cada usuario y que son establecidaspor la centrales se clasifican en:

Llamadas locales: Corresponde a llamadas realizadas desde y hacia terminales conectadas a lamisma central telefonica.

Llamadas salientes: Estas llamadas realizadas terminales pertenecientes a otra central telefonica.

Llamadas entrantes: Corresponde a llamadas dirigidas de terminales conectados a otra centralhacia la central local.

Llamadas en transito: Son llamadas procesadas por la central, pero tanto el origen como el destinono pertenecen a ella.

4.6.2. Centrales digitales

La conmutacion en las centrales telefonicas digitales se realiza mediante la multipexion temporaly espacial de las conversaciones. Se utilizan tecnicas de resignacion de ranuras a las conversaciones entramas de 30 canales, y conmutando estas ranuras especialmente a estas lineas para que puedan serleıdas por el equipo asociado a la linea de destino [1].

Funciones de las centrales Digitales

Senalizacion con los terminales y otras centrales.

Almacenamiento de los dıgitos para realizar la seleccion.

Control, actuacion sobre la red en base a la informacion recibida.

Seleccion y conexion para el establecimiento de la comunicacion.

Supervision de lıneas, enlaces y analisis de situaciones.

Tarificacion del trafico cursado.

Sincronizacion con otras centrales digitales para permitir el traspaso de informacion libre deerrores.

Capıtulo 5

Introduccion a los sistemas IP-PBX

En este capitulo se analiza la introduccion de la nueva tecnologıa de comunicacion telefonica, conla integracion de los sistemas de telefonıa IP, y particularmente para este proyecto lo que se refierea las centrales telefonicas privadas basadas en la conmutacion de paquetes, o sea IP-PBX. Para esose presentan las nuevas caracterısticas que implica su implementacion, convergencia de tecnologıa yservicios prestados.

5.1. ToIP y los Sistemas IP-PBX

La tecnologıa IP o Telefonıa IP (ToIP) se basa en la conmutacion de paquetes, lo que representael principio fundamental para conocer su funcionamiento. ToIP es simplemente descrita como unainfraestructura LAN/WAN basada en IP y que soporta sistemas telefonicos de comunicacion y susaplicaciones.

Una PBX tradicional puede logicamente administrar un switch de comunicacion entre dos extremos,pero la funcion de conmutacion fısica entre los perifericos IP puede estar manejada externamente a laPBX, comunmente dirigida por equipos Switch Ethernet. Las conmutaciones de circuitos de las PBXpuede no tener un rol en las comunicaciones de voz.

Un sistema PBX que utiliza la tecnologıa ToIP y que soporta algunos o todos los controles osenalizaciones de voz pueden estar categorizados como un sistema IP-PBX. En teorıa, un sistemaPBX-IP puede tener alguno o todos de los siguientes atributos[1].

Control de conexiones LAN, similar a como un servidor de telefonıa proporciona senalizacion dellamadas a los puertos y/o terminales para uso de las funciones y caracterısticas de utilizacion.

LAN basada en control de senalizacion de Terminales IP, con o sin un sistema de gateway ogatekeeper para las tarjetas con puertos. Esta forma de ToIP puede estar disponible con unsistema PBX basado en un control tradicional o conectado a un servidor telefonico dentro deuna LAN.

Los switch Ethernet deben soportar las llamadas de perifEricos IP o de perifEricos no IP haciaterminales IP. La forma de llamada tıpicamente puede no involucrar conmutacion de circuito.Un ejemplo de esto es la comunicacion donde se realizan llamadas entre un telefono tradicionalanalogo o digital y un telefono IP.La senalizacion de las comunicaciones de Voz son transportadasa traves de las infraestructuras LAN entre terminales IP o las interfaces gateway hacia los equiposde comunicacion no IP.

Una PBX de conmutacion de circuitos basada en control tradicional, que soporta terminales IPutilizando un gateway y/o gatekeeper externo a su red puede no clasificarse como un IP-PBX.

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42 CAPITULO 5. INTRODUCCION A LOS SISTEMAS IP-PBX

Un IP-PBX no se presenta necesariamente en una comunicacion de datos LAN/WAN con un disenocliente servidor. Un sistema PBX tradicional, con un modulo gateway integrado dentro del equipo parainterconectar sistemas a traves de un cliente WAN, puede categorizarse como un IP-PBX basado en elsoporte de telefonos IP, pero le falta integrar el soporte de troncales. Una PBX que no soporta ningunaestacion IP o puertos para troncales, pero que soporta un diseno distribuido usando una infraestruc-tura LAN/WAN para el control de senalizacion e intercala comunicaciones puede ser categorizadacomo IP-PBX aun si estos no son telefonos IP o lineas troncales compatibles con IP.

Las PBX actualmente pueden ser clasificadas dentro de tres categorıas basadas en el control desenalizacion y plataforma de conmutacion:

1. Conmutacion de circuitos TDM/PCM

2. Conmutacion de paquetes IP

3. Convergentes : Integrar la conmutacion de circuitos y de paquetes.

La segunda y la tercera categorıa son clasificadas como un IP-PBX porque cada una utiliza tec-nologıa ToIP para uno o todos los sistemas procesados en la conmutacion. Solo la tercera es unavariacion a un diseno basado en PBX tradicionales.

5.2. Beneficios y ventajas

En esta secciUn se mencionan y describen diversos beneficios entregados a los clientes de los sistemasIP-PBX, lo que se traducen en importantes razones para decidir implementar esta nueva tecnologıa.

5.2.1. Utiliza la infraestructura LAN y WAN ya existentes

Utilizando un cableado simple y una infraestructura de red para aplicaciones de comunicacionesde voz y datos, en cambio en la tradicional se necesitan dos redes para ofrecer a los clientes variasventajas: reduce las inversiones de capital, mantencion y costos de servicios, simplificando la instalacion,mantencion y manejo de operacion, y uso de LAN/WAN por un incremento del n˙mero de estacionesde usuario.

Ocupando la red de datos ya existente a soportar los requerimientos de voz a traves de la ubicacionde multiples clientes, puede reducir considerablemente los costos en los servicios. Los troncales enWAN requieren menor ancho de banda porque la voz viaja comprimida y existe configuracion para elenrutamiento de paquetes.

5.2.2. Sistema y Red escalables y simples de configurar

Una estacion IP remota no requiere equipamiento en la PBX local (portadoras, tarjetas de puertos)para la interfaz al sistema de comunicacion de voz. Utilizando la infraestructura LAN/WAN no se nece-sita implementar sistemas de conmutacion de circuitos para establecer troncales entre diferentes sedesde instituciones que cuentan con una infraestructura comun de red. La distribucion de capacidades deuna IP-PBX puede tambien reducir la necesidad de multiples sistemas en la configuracion de la Red.

La tecnologıa fundamental de una IP-PBX ofrece mayor escalabilidad que los tradicionales sistemasde conmutacion de circuitos porque puede ser mas simple y con costos efectivos adherir estaciones opuertos utilizando infraestructura LAN/WAN como el cableado y sistemas de transmision.

5.2.3. Conforme a estandares

Las PBX basadas en la conmutacion de circuitos fueron tradicionalmente disenadas para uso propi-etario en sus protocolos de senalizacion, en el proceso de soporte de llamadas y en las funciones deconmutacion. A excepcion de los telefonos para BRI ISDN, todos los telefonos basados en PCM son de

5.3. IMPLEMENTACION DE UN MODELO DE CONVERGENCIA O MODELO CLIENTESERVIDOR 43

uso propietario a un unico sistema PBX. Los sistemas operativos de cada PBX antes fue propietarioy cerrado a third-party de la programacion de software. La mayor parte de los sistemas IP-PBX,a pesar de eso, han sido disenados basados en las publicaciones de protocolos de senalizacion comoH.323 o SIP, y pueden soportar telefonos third-party para llamadas basicas en cuanto a operacion ycaracterısticas de operacion.

5.2.4. Disponibilidad de nuevas y mejores caracterısticas y aplicaciones enlas estaciones de usuarios

Una IP-PBX puede soportar un arreglo de nuevas caracterIsticas de sistemas y aplicaciones nodisponibles con una PBX tradicional. La segunda generacion de telefonos IP soportaran algunas car-acterısticas y opciones no disponibles en un telEfono digital tradicional. entre estas capacidades seencuentran integrados los servidores web, unificar acceso a mensajes, puerto switch ethernet incorpo-rado y multiples accesos a directorios. Los softphones estaran equipados con caracterısticas de telefonoscomputacionales y aplicaciones sin tener dedicado un instrumento de voz desktop. Un softphone IPtambien simplifica el proveer multiples agentes de contactos de medio como llamadas de voz, mail yllamadas interactivas web.

Una IP-PBX soporta el incremento del la movilidad de las estaciones y flexibilidad en el acceso alas redes de comunicacion, porque estos sistemas ofrecen mayor cantidad de metodos de acceso a lascomunicaciones o informacion a traves de un gran numero de dispositivos: Telefonos IP, Softphone IP,telefonos inalambricos y PDA inalambricas. Cada dispositivo de comunicacion se identifica el mismoautomaticamente cuando trata de establecer una conexion, sin hacer caso a la ubicacion fısica o elmetodo de conexion. La IP-PBX puede confirmar la identidad de la terminal utilizando DHCP ypermitiendo al usuario acceder a las caracterısticas y funciones que ofrece el sistema. Una IP-PBX quecomparte la misma infraestructura de red de datos para los sistemas de comunicacion y terminalespuede soportar un solo numero de directorio por cada red suscrita, sin hacer caso de como algunosperifEricos son instalados, si todos ellos comparten una salida comun de telecomunicacion y puertoswitch ethernet.

5.3. Implementacion de un modelo de Convergencia o modeloCliente Servidor

Al momento de implementar un sistema IP-PBX existen dos tipos de arquitectura a las cuales sepueden ver enfrentados los disenadores de dichos sistemas, y por lo tanto existen dos tipos de modelodependiendo si se quiere integrar un IP-PBX a una red telefonica ya existente o si se desea implementarun modelo puramente IP. Desde esta perspectiva existen dos tipos de implementaciones IP-PBX:

Modelo de Convergencia

Modelo Cliente Servidor

El modelo de convergencia se ve altamente influenciado por la conmutaciUn de circuitos ya exis-tentes por lo tanto se deben integrar mediante un IP-PBX los mundos de la telefonıa IP y el de latelefonıa tradicional. Mientras que el modelo cliente servidor es suficiente para una red de datos queya est· implementada y donde no existe conmutacion de circuitos.Ambos modelos de implementacion son descritos mas detalladamente en las dos secciones siguientes,aunque se da un mayor enfasis en el modelo de convergencia que es el que rige en la actualidad y queda motivo al estudio de este documento, por eso el capıtulo siguiente est· dedicado completamente aeste modelo[1].

5.3.1. Modelo de convergencia IP-PBX

Existen varias ventajas por la cuales se justifica una implementacion del modelo cliente servidor delos sistemas IP-PBX. Una convergencia hacia sistemas IP-PBX ocupa una zona gris entre las tradi-


cionales PBX y la envoltura del diseno cliente servidor, porque ofrece a los clientes lo mejor de ambosmundos: Confiabilidad, redundancia y caracterısticas y funciones con las capacidades y beneficios queentrega las PBX de conmutacion de circuitos y la capacidad de compatibilidad con ToIP con la in-fluencia de las infraestructuras de redes LAN/WAN que soporta el transporte comun y la dispersionde las terminales de comunicacion. Una convergencia de sistemas PBX es visto como un puente entreel tradicional conmutacion de circuitos en las comunicaciones de voz y la emergente conmutacion depaquetes de datos de voz.

Una convergencia de sistemas IP-PBX y conmutacion de paquetes IP en modelo cliente servidor,proporciona una plataforma que puede proveer cada uno de estos beneficios a los clientes. Una nuevaubicacion por parte del cliente sin un sistema previamente instalado, aun un cliente puede todavıaelegir a instalar una convergencia de sistemas para incrementar la migracion de la conmutacion decircuitos hacia la de paquetes. Muchos clientes que actualmente tienen instalado un sistema de tele-fonıa tradicional, puede implementar una convergencia hacia IP-PBX con un mınimo costo en nuevohardware y software para su institucion. En contraste a lo anterior cambiar por completo los circuitosde telefonıa tradicional a un modelo cliente servidor en redes LAN/WAN es demasiado costoso parala mayorıa de las instituciones.

Debido a que este modelo de IP-PBX es el que se requiere en la situacion actual que se encuentranlas implementaciones de telefonıa tradicional, donde la telefonıa IP se debe integrar a los sistemasexistentes, es que en el capıtulo siguiente se estudian opciones de conexion entre las centrales IP y lascentrales tradicionales de conmutacion de circuitos.

En la figura 6.1 se puede ver un esquema estandar del modelo de convergencia.

Figura 5.1: Implementacion IP-PBX como modelo de convergencia. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ip pbx/9441inf.htm

5.3. IMPLEMENTACION DE UN MODELO DE CONVERGENCIA O MODELO CLIENTESERVIDOR 45

5.3.2. Cliente Servidor IP-PBX

Un IP-PBX cliente servidor, esta probablemente llamado a ser el sistema estandar de las futurascomunicaciones telefonicas. Esto es pensando que en un futuro ya no sera necesario interconectar lascentrales IP al resto de la telefonıa tradicional que se supone ira decreciendo. A pesar de esto convieneapreciar las ventajas que presenta la implementacion de un modelo cliente servidor en el cual el traficopasa a ser puramente IP. A continuacion se describen algunas de las ventajas que puede presentar unsistema basado en este modelo:

Convergencia de redes: Si una Institucion esta pensando en migrar a un IP-PBX con un modelocliente servidor utilizando la infraestructura LAN/WAN existente, este modelo resulta una solu-cion optima. Debido a que el ancho de banda de las redes LAN se incrementa continuamente,ahora mas comunicaciones multimedia son soportadas por las estructuras de red.

IP como protocolo universal : Esta afirmacion se basa en la idea de tener un solo protocolo paramanejar y controlar tanto las comunicaciones de datos como las de voz sobre las redes de datos.

Ancho de banda de Red : Utilizando la misma red de comunicacion para el trafico de voz y datos,reduce los anchos de banda totales debido a que los dos traficos pueden ser entrelazados y losniveles de QoS pueden ser programados para satisfacer los requerimientos de tiempo real quepresentan las comunicaciones de voz.

Escalable: Un modelo disenado como cliente servidor tiene el potencial de ser altamente escalableporque los terminales IP son faciles de agregar sin la necesidad de instalar lineas o puertosespeciales, ademas presenta la capacidad de extender funcionalidad a traves de otros servidores.

La figura 5.2 muestra un esquema estandar del modelo Cliente Servidor.

Figura 5.2: Implementacion IP-PBX como modelo Cliente Servidor. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ip pbx/9441inf.htm

Capıtulo 6

Modelo de convergencia IP-PBX

Un modelo de convergencia IP-PBX esta basado en un diseno tradicional de conmutacion de cir-cuitos, plataforma que soporta tanto canales analogos como digitales con una transmision y codificacionde la voz TDM/PCM. Este sistema se diferencia de un PBX tradicional, debido a la caracterıstica deintegrar ToIP en sus llamadas, control o senalizacion de la voz [1].

Figura 6.1: Implementacion IP-PBX como modelo de convergencia. Imagen extraıda de http ://www.intel.com/network/csp/solutions/ippbx/9441inf.htm

El modelo de convergencia IP-PBX puede incluir todas o algunas de las siguientes caracterısticasen sus sistemas:

1. Soporte de puertos para terminales IP

2. Soporte para troncales VoIP

47

48 CAPITULO 6. MODELO DE CONVERGENCIA IP-PBX

3. Soporte TDM/PCM sobre una infraestructura LAN/WAN.

6.1. Soporte de puertos para terminales IP

La palabra clave sobre los atributos del diseno, es que sea integrado. Un PBX de conmutacionde circuitos que permite el uso de terminales IP utilizando Gateway externos no es considerado unIP-PBX. Para que estos sistemas sean considerados como IP-PBX deben tener integrados las senal-izaciones y puertos para el soporte de ToIP; de otra forma PBX con interfaces E1/T1 sumado a unGateway pueden ser considerados en conjunto como un IP-PBX.

Los primeros sistemas de convergencia IP-PBX eran sistemas propietarios y mas complejos que losactuales incluyendo como componentes un Gatekeeper para clientes IP.

Los Gatekeeper fueron originalmente definidos como un componente de una comunicacion H.323,utilizado para la control de acceso y resolucion de direcciones IP. El Gatekeeper permite llamadasdirectamente entre dos terminales IP, con el uso de herramientas peer-to-peer; dos terminales IPpueden comunicarse sin la necesidad de utilizar conmutacion de circuitos provistos por un sistemaPBX tradicional. Un sistema con modelo de convergencia IP-PBX tambien permite realizar llamadasentre terminales IP y no IP utilizando los Gateway de medios. La funcion principal de un Gatekkeperes la traduccion de IP, control de acceso, manejo del ancho de banda y control de zonas. La principalresponsabilidad de los sistemas IP-PBX es procesar todas las comunicaciones IP.

En algunos disenos de sistemas, las tarjetas para puertos IP con Gateway tambien funciona co-mo un servidor proxy al entregar control y senalizacion desde y hacia terminales IP. Un Gatewayesta compuesto por dos elementos:

MGC: Maneja Senalizacion de llamadas y otras funciones no relacionadas con el medio.

MG: Maneja la transmision de la comunicacion por el medio.

Las funciones del Gateway en una PBX son de extrema importancia debido a que los puertosTDM/PCM probablemente usaran en un porcentaje significativo del numero total de terminales de lossistemas de convergencia IP durante los anos que vienen. La comunicacion entre puertos IP y puertosno IP requiere conversion de protocolo entre las diferentes codificaciones de formato y conectividad albus TDM local vıa el Gateway portador de canales.

Los puertos IP de las tarjetas que se encuentran dentro de los Gateway tambien pueden ser uti-lizadas para realizar comunicaciones entre terminales IP, utilizando diferentes CODECs de voz. Lospuertos IP de los gateway pueden realizar este proceso conocido como Transcoding. Este proceso re-quiere conmutacion de circuitos en el bus TDM local, y en los puertos IP se da un nuevo formato a lacomunicacion de voz para que pueda ser transportado por la redes de datos IP.

Las tarjetas con lıneas IP tienen capacidades para una convergencia IP-PBX interconectando car-acterısticas. Aquı se presentan parametros crıticos que pueden diferenciar la compatibilidad de lasinterfaces IP.

Numero maximo de terminales IP soportadas (basado en la senalizacion del Gatekeeper).

Disponibilidad de canales para Gateway

Codecs de voz que son soportados.

Tomando en cuenta la Senalizacion del Gatekeeper y las capacidades de Gateway, el actual numerode equipos y de terminales IP activas que pueden ser soportadas por un puerto de una tarjeta coninterfaz IP para mantener una aceptable nivel de QoS esta basado en el numero de terminales IP,modelo de trafico de clientes y los requerimientos de ingenierıa para red a implementar.

6.2. REALIZANDO LLAMADAS DE VOZ IP 49

6.2. Realizando Llamadas de voz IP

En los sistemas de convergencia IP-PBX, una llamada se inicia cuando el telefono IP alerta alsistema encargado del control de senalizacion que requiere hacer una llamada con otro terminal. Lasenalizacion es transmitida hacia y desde una tarjeta Ethernet TCP/IP conectada a la red LAN.Cuando el numero de telefono ha sido marcado, el control de senalizacion envıa multiples senales haciael otro terminal. Si la llamada es iniciada desde un lugar sin puertos IP (telefono analogo), se requiereun troncal PSTN para no perder la llamada, en ese caso deben ocurrir los siguientes pasos para elestablecimiento de la llamada:

1. Se asignara un bus TDM local para poder hablar.

2. Se asignara un canal de portador de un gateway

3. La comunicacion de voz sera transmitida sobre la red LAN al puerto IP de destino.

4. Los paquetes de voz se formatearan, guardaran en buffer, y transmitiran a traves de los canalesdel gateway en el bus TDM local, y la llamada continuara hasta que se libere la comunicacion(desconexion).

Si una terminal IP desea realizar una comunicacion con otra terminal IP, el equipo dedicado alcontrol, direcionara al telefono IP a enviar los paquetes de voz directamente al segundo terminal IP.El direccionamiento de las comunicaciones de audio entre las ubicaciones de dos telefonos IP, usandosolamente las facilidades de la red LAN, es a menudo referido como un un sistema IP-PBX peer-to-peerconmutador de conexiones.

Las conexiones directamente IP seran establecidas automaticamente entre dos terminales IP si sesatisfacen las siguientes condiciones:

Ambos terminales IP son administrados para permitir conexiones IP directas.

No son requeridas conexiones TDM para cada uno de las terminales IP, y se permite una conexionpunto a punto.

Los terminales se encuentran en la misma red o en diferentes redes interconectadas vıa LAN/WAN.

Los dos terminales comparten una lista de CODECs en comun y ademas la region de red dondese encuentran debe permitir utilizar (administrar) dichos CODECs.

Los terminales en sus listas de codecs deben tener un codecs en comun que a su vez es permitidoy administrado por el IP-PBX.

Si una de estas condiciones no es satisfecha, la llamada debe requerir la utilizacion de una conexionTDM.

Una comunicacion IP directa tambien puede requerir utilizacion de conmutacion de circuitos conconectividad TDM durante la llamada. Las condiciones que deben ser requeridas para una conexionTDM, basada en los sistemas IP-PBX, son:

Conferencias adicionales dentro de las llamadas, incluyendo terminales IP.

Un tono de senalizacion o anuncio que se debe insertar dentro de la conexion.

La conexion es put on hold - music on hold.

El termino generico que cambia desde conectividad directamente IP a TDM y viceversa en inglesse denomina null capability,


6.3. Troncales Comunicacion de IP-PBX con la PSTN

En esta seccion se estudian las distintas alternativas que existen para interconectar tanto centralesIP entre si mismas, como para interconectar centrales IP con centrales tradicionales, ya que dependi-endo del tipo de llamadas que se realiza y del esquema de red que se quiera implementar en cuanto atramos de comunicacion, va a depender el tipo de troncal que se debe implementar. ya que los tramospor los que viajan la informacion de voz se puede realizar tanto IP (conmutacion de datos) como PSTN(conmutacion de circuitos), dependiendo de la arquitectura de la red.

6.3.1. Troncales entre IP-PBX

Como se expuso en la introduccion de este proyecto, uno de los objetivos es implementar un troncalentre centrales IP, y como el protocolo que se esta utilizando es SIP, se estudia e implementa un troncalcon dicho protocolo de senalizacion. Este tipo de troncales no presenta gran variacion de lo que es unallamada puramente IP, como se vio en el capitulo de SIP, por lo tanto no se va entrar en mayoresdetalles de como se realiza el proceso, Ademas, el capitulo de implementacion se muestran ejemplosde su funcionamiento real.

La figura 6.2 muestra el esquema de un troncal entre centrales IP

Figura 6.2: Troncal SIP entre centrales IP

La funcion de un troncal SIP entre IP-IPBX, es la de interconectar redes de datos que poseanservidores de registro SIP, para poder realizar llamadas telefonicas IP que traspasen las redes LANdonde se encuentren registrados los terminales IP

6.3.2. Comunicacion de las centrales IP con con la PSTN

En la figura 6.3 se muestran graficamente un troncal entre centrales IP y enlaces para unir el mundoIP con la telefonıa Tradicional.

Figura 6.3: Comunicacion entre centrales IP y conexion con la PSTN

6.3. TRONCALES COMUNICACION DE IP-PBX CON LA PSTN 51

Para cada uno de los tipos de troncales que se mencionan se presenta una alternativa de protocolopara su implementacion:

Conexion a traves de puertos FXO

Una tarjeta FXO (Foreign Exchange Office, en ingles) es un dispositivo de computador que permiteconectar este a una lınea de la PSTN, y mediante un software especial, realizar y recibir llamadas detelefono. Sirve sobre todo para implementar centrales telefonicas (PBX) con un PC.

Conexion a traves de E1

E1 es un formato europeo de transmision digital ideado por el ITU-TS; su nombre fue dado por laadministracion de la Conferencia Europea de Correos y Telecomunicaciones (CEPT). Es una imple-mentacion de la portadora-E.El formato de la senal E1 lleva datos en una tasa de 2,048 millones debits por segundo y puede llevar 32 canales de 64 Kbps * cada uno, de los cuales treinta son canalesactivos simultaneos para voz o datos.

Una conexion E1 se puede hacer directamente entre centrales IP y centrales PSTN y representa untroncal por el cual son dirigidas las llamadas salientes desde una red de datos con una IP-PBX queactua como servidor de registro y gateway con la PSTN.

Capıtulo 7

Asterisk Open Source IP PBXSystem

Asterisk es un software de fuente abierta PBX inicialmente creado por la empresa DIGIUM1 queproporciona los servicios, caracterısticas y funcionalidad de una PBX tradicional, y funciona sobre elSistema Operativo Linux. Asterisk implementa Voz sobre IP en varios protocolos y puede interoperarcon equipos de telefonıa PSTN estandar basicas usando un hardware de facil instalacion y configu-racion [6].

Figura 7.1: http://asteriskat.org

Asterisk adicionalmente provee servicios de voicemail con directorios, conferencias, respuesta devoz interactivo IVR, llamadas en espera. Tiene el soporte de tres tipos de formas de llamadas: serviciosde llamada con identificacion, ADSI, SIP y H323.

Asterisk apoya una amplia gama de protocolos TDM para el manejo y transmision de interfaces detelefonıa tradicional. Asterisk apoya al tipo de senalizacion standard americano y europeo sistemas detelefonıa, permitiendo ser un nexo entre las redes integradas de datos de voz de siguiente generacion yla infraestructura existente. Asterisk no solo soporta a los equipos de telefonıa tradicionales sino quetambien los habilita con capacidades adicionales.

Asterisk provee una base central de conmutacion, con 4 APIs para la carga modular de los usos detelefonıa, interfaces del hardware, direccion del formato del archivo y Codecs, permite la conmutaciontransparente de todas las interfaces soportadas, permitiendo que enlacen una diversidad de combina-ciones de sistemas de telefonıa en una sola red.

Asterisk fue originalmente escrito por Mark Spencer de DIGIUM, Inc. Los codigos fueron la con-tribucion de algunas fuentes abiertas de todo el mundo y probando algunos bug-patches de la comu-

1Digium: http://www.digium.com

53

54 CAPITULO 7. ASTERISK OPEN SOURCE IP PBX SYSTEM

nidad, que ha provisto importante ayuda para el desarrollo de este software.

7.0.3. Licencia

Asterisk es generalmente distribuido bajo los terminos GPL2. Esta licencia permite la libre dis-tribucion de Asterisk tanto en su codigo fuente como en los binarios del software, con o sin modifi-caciones. Para mas informaciones sobre este tipo de licencias se puede visitar la pagina web: http ://www.gnu.org/copyleft/gpl.html, donde se especifican todas las caracterısticas que provee GPL.

La licencia GPL no se extiende al hardware o software con el cual Asterisk se comunica, Porejemplo si se esta utilizando un Softphone SIP como cliente de Asterisk, no es un requerimiento queeste programa tambien sea distribuido bajo GPL.

7.1. Arquitectura

Asterisk esta desarrollado para maxima flexibilidad. APIs especıficas son definidos en un sistemacentral PBX. Este sistema avanzado maneja interconexion interna del PBX, abstraıdos limpiamentepor protocolos especıficos, Codecs, e interfaces de hardware de aplicaciones de telefonıa [6].

7.1.1. Asterisk Maneja los siguienets Modulos internos:

PBX Switching: La esencia Asterisk, es un sistema de conmutacion de llamadas entre redesprivadas y publicas de telefonıa, como lo hacen las PBX tradicionales, con la diferencia que estetipos de llamadas pueden ser IP o PSTN.

Lanzador de Aplicaciones: Lanza aplicaciones que mejoran servicios para usos tales como,voicemail, file playback y lista de directorio .

Traductor de Codecs: usa modulos de Codecs para codificar y decodificar varios formatos decomprension de audio usadas en la industria de la telefonıa. Un gran numero de Codecs estandisponibles para satisfacer necesidades y llegar al mejor balance entre la calidad del audio.

Organizador y manejador : Maneja la organizacion de tareas de bajo nivel y sistemas demanejo para un optimo performance bajo cualquier condicion de carga.

7.1.2. Modulos Cargables APIS:

Cuatro APIs estan definidas por modulos cargables, facilitando el uso del hardware y la abstraccionde los protocolos. Usando este sistema APIs, la base switching de Asterisk no tiene que preocuparsede detalles como por ejemplo: que llamada esta entrando o que Codecs esta usando actualmente, etc.

Las cuatro APIs que estan definidas son las siguientes:

Canal: El canal maneja el tipo de conexion al cual el cliente esta llegando, sea una conexionVoIP ,ISDN ,PRI, o algun otro tipo de tecnologıa. Modulos dinamicos son cargados para manejarlos detalles mas bajos de la capa de estas conexiones .

Aplicacion: Esta aplicacion permite a varios modulos de tareas cumplir varias funciones , con-ferencias, lista de directorios, voice mail en la lınea de transmision de datos , y cualquier otratarea que los sistemas PBX son capaces de realizar.

Traductor del Codec: Cargar modulos codecs para apoyar varios tipos de audio, codificandoy decodificando formatos tales como GMS, mu law, a law, e incluso mp3.

2GPL: General Public License

7.2. CARACTERISTICAS DE ASTERISK 55

Formato de Archivo: Maneja la lectura y escritura de varios formatos de archivos para elalmacenaje de datos en el sistema de archivos.

Usando estas APIs Asterisk alcanza una completa abstraccion entre sus funciones basicas como unservidor de sistemas PBX y la variedad tecnologica existente (o en desarrollo) en el area de la telefonıa.la formula modular es la que permite al Asterisk integrar hardware de telefonıa complementados ytecnologıa de paquetes de voz emergentes hoy en dıa.

7.2. Caracterısticas de Asterisk

Asterisk esta basado en soluciones de telefonıa ofreciendo un variado y flexible set de caracterısti-cas. Asterisk frece funcionalidades basicas PBX y caracterısticas mas avanzadas ası como tambieninteropera con sistemas basicos de telefonıa tradicional y sistemas VoIP. Asterisk ofrece tambien car-acterısticas como voicemail, conferencias , llamadas en espera y grabado de llamadas.

7.2.1. Caracteristicas de Llamadas

Debido a que son muchas las caracterısticas de llamadas que proporciona Asterisk, en la siguientelista se mencionan solo las mas importantes y representativas:

ADSI en el menu de pantalla

Receptor de alarma

Asistente automatizado

Autentificacion

Listas negras

Monitoreo de llamadas

Grabacion de llamadas

Recuperacion de llamadas

Transferencia de llamadas

Llamadas en espera

Identificacion de usuarios

Bloque de identificaron de usuarios

Identificacion de usuarios en llamadas de espera

Tarjetas de llamadas

Conferencias

Recuperacion de base de datos almacenados

Integracion de base de datos

Marcado por nombre

Acceso directo al sistema interno

No molestar


Fax transmitidos y recibidos

Lista de directorio interactivo

Respuesta de voz interactivo

Agentes de llamada local y lejana

Creacion de musica

Transferencia de musica

• Sistema basico de mp3

• Juegos al azar o en linea

• Control de volumen

Privacidad

Establecimiento de protocolo abierto (OSP)

Conversion de protocolo

Extensiones roaming

Mensajes SMS

Deteccion de conversaciones

3 formas de llamadas

• Hora y fecha

• Transcodificacion

• Trunking

Entradas a VoIP

Voicemail

• Indicador visual para los mensajes en espera

• Voicemails a emails

• Grupos de voicemail

• Interfaces de web voicemail

7.2.2. Integracion con los PC

AGI (Portal de Interfaz Asterisk)

Encargado de llamadas graficas

Canalizado de llamadas salientes

TCP/IP manejo de interfaz

Marcado Predictivo

7.2. CARACTERISTICAS DE ASTERISK 57

7.2.3. Codecs

ADPCM

G.71

G.723.1 (pasar a traves)

G.726

G.729

Gsm

ilbc

linear

lpc-10

speex

7.2.4. Protocolos

IAX (Protocolo propietario deAsterisk)

H.323

SIP

MGCP

SCCP (Cisco Skinny)

7.2.5. Interoperabilidad con PSTN

E y M

E y M wink

Grupo de caracterısticas D

FXS

FXO

GR – 303

Loop star

Ground star

kewlstar

Soporte MF y DTMF

RBS


7.2.6. Protocolos PRI

4ESS

BRI (ISDN4LINUX)

DSM100

euroISDN

Lucent 5E

NATIONAL ISDN2

NFAS

7.3. Hardware

La siguiente lista especifica el hardware que es soportado en la actualidad por Asterisk.

7.3.1. Hardware Compatible apoyado por Zaptel

Zaptel corresponde a la abreviacion de Zapata Telephony,para mayor informacion se puede visitarla siguiente pagina web: http : //www.zapatatelephony.org

Wildcard TDM400P : Tarjeta PCI que soporta cuatro puertos FXO para interconectarse con tele-fonos analogos standart y o telefonos ADSI.

Wildcard X100P : Un solo puerto FXO tarjeta de interfaz PCI para interconectarse con lıneas detelefonos analogos standard .

Wildcard TE410P : Tarjeta PCI con soporte T1/E1/PRI , para modo de telefonıa y datos enformato T1 o E1 sobre una base de puerto seleccionable. Solo 3.3 volt PCI.

Wildcard TE405P : Igual a la anterior pero que funciona con 5.0 volt PCI.

Wildcard T100P : Tarjeta PCI que cuenta con un solo puerto T, portando las mismas caracterısticasque el TE410P.

Wildcard E100P : Semejante a la anterior pero en formato E1.

7.3.2. Generico

Generic IX100P : Intel IA92 WinModem compatible con X100P. Representa una alternativa a latarjeta X100P de digium.

7.3.3. Hardware Dialogic

Analogo

D/41JCT-LS 4puertos analogos + voz

VFX/41JCT-LS 4puertos analogos + voz

D/120JCT-LS 12puertos analogos + voz

7.3. HARDWARE 59

Digital

D/240JCT-1T1 T1 + VOZ 24

D/300JCT-1E1 E1 + VOZ 30

D/480JCT-2T1 (2) T1 + VOZ 48

D/600JCT-2E1 (2) T1 + VOZ 60

7.3.4. Plan de Marcado

En Asterisk, los planes de numeracion y marcado se encuentran almacenados en un archivo llamadoextensions.conf. en este archivo las acciones son conectadas a las extensiones, cada extension pertenecea un contexto, ya sea contexto por defecto o un contexto especıfico que se haya creado, como llamadasSIP entrantes, llamadas de salida de larga distancia PSTN, llamadas locales, llamadas entre oficinasu otra que el administrador de la central especifique. Todos los usuarios conectados (o registrados) aasterisk pertenecen a un contexto (especificado en el canal de archivo de configuracion), que es dondeel asterisk busca consejos de como manejar las llamadas realizadas por el usuario, realizando las conex-iones finales dependiendo de las lineas que se encuentren en las reglas de marcado y direcccionamientode las llamadas.

En el plan de numeracion y marcado, se especifican todas las acciones y situaciones que la CentralIP debe manejar. Incluso se pueden especificar contextos que funciones solo de dıa o de noche o porhorario restringido. Ademas se pueden incluir otros contextos para facilitar o dificultar los planes demarcado.

Algunas funciones basicas que se pueden lograr con Asterisk:

Conectar una llamada a un voicemail si el usuario no responde la primera ni la segunda llamadadurante los primeros 20 segundos.

Conectar una llamada a una conferencia.

Transferir una llamada a otro Asterisk PBX.

Bloquear llamadas de un emisor no deseado o no identificado.

Crear llamadas en espera y dejar a grupos de agentes que manejen las llamadas entrantes.

7.3.5. Configuracion y funcionamiento

Debido a que en la pagina oficial de Asterisk, http : //www.asterisk.org, se encuentran todos losmanuales para la configuracion e implementacion del software como Central Telefonica IP, en estecapıtulo no se van detallar estos pasos, para pasar directamente al capıtulo de implementacion dondese muestra como se configura y los resultados que se obtienen de dicha implementacion.

Capıtulo 8

Implementacion de InfraestructuraIP-PBX en una Red LAN

8.1. Software

Como se especifico en la introduccion del proyecto, para la etapa de la implementacion de centralesIP-PBX se utiliza el software Asterisk que corre sobre Linux y particularmente para este desarrollose utiliza una version Asterisk llamada asterisk@home que viene en un CD autoconfigurable y quetiene la particularidad que se instala junto con la distribucion CentOS de Linux, ademas de incluir unentorno web para la administracion del sistema IP-PBX.

Figura 8.1: http://asteriskathome.sourceforge.net

Con Asterisk@home no se necesita software adicionales, ya que ademas de incluir Asterisk con todassus fuentes y caracterısticas, instala en el servidor linux los servicios necesarios para su administracionvıa web, como por ejemplo el servidor apache1.

Softphone

Adicionalmente a los telefonos IP, se utilizan Softphones para realizar llamadas de telefonıa IP entreComputadores, para este proposito se usa X-lite la version SIP phone libre de la empresa CounterPath2

y que se puede instalar en los sistemas operativos Windows, Mac OSX y linux.

Tambien se puede descargar de: http://asteriskathome.sourceforge.net.

8.2. Hardware

En esta parte de la implementacion se especifica las caracterısticas del hardware utilizado tantopara la instalacion del software IP-PBX como para los terminales IP con protocolo SIP.

1Apache: http://www.apache.org2http://www.xten.com

61

62CAPITULO 8. IMPLEMENTACION DE INFRAESTRUCTURA IP-PBX EN UNA RED LAN

Figura 8.2: X-Lite - Free SIP Softphone

8.2.1. Servidor IP-PBX

Las caracterısticas mınimas necesarias para la instalacion del sistema IP-PBX Asterisk son unprocesador de 500 Mhz y 128 MB de RAM. Para esta implementacion se utilizo el siguiente hardwarede PC:

Computador INTEL PENTIUM 4, 2.26 GHZ

Tarjeta Madre ABIT IS7, Intel 865PE

512 MB RAM, DDR 400 MHz, PC3200

HD Seagate 80 GB ATA 133, 7200 RPM

2 TARJETA DE RED 3 COM 10/100 Base T

Con este PC y la instalacion de asterisk@home se procede a la configuracion del sistema IP-PBXpara una red LAN.

8.2.2. Telefonos IP

El telefono IP utilizado para realizar llamadas mediante el protocolo SIP es el Telefono IP Budgetone102 y que presenta las siguientes caracterısticas principales:

Protocolos soportados: SIP 2.0, TCP/UDP/IP, RTP/RTCP, HTTP, SARP/RARP, ICMP, DNS,DHCP, NTP, y TFTP.

Interoperatibilidad con un gran numero de dispositivos, proxys y gateways SIP.

Filtro avanzado para el control de ”jitter buffer”, los paquetes caducados y la cancelacion de eco.

Soporta los siguientes codecs de sonido: G.723.1 (5.3K/6.3K), G.729A/B, G.711 (a-law y u-law),G.726 y G.728. Negociacion dinamica del codec y del tamano de paquetes

8.3. CONFIGURACION DE IP-PBX CON ASTERISK@HOME 63

Soporta las caracterısticas mas comunes de los sistemas de voz como identifiacion del numeroque llama, llamada en espera y desvıo de llamadas entre otras.

Dispone de manos libre full duplex con cancelacion de eco.

Dispone de deteccion de silencio, VAD (Deteccion de actividad de voz), CNG (generacion deruido de fondo confortable), cancelacion del eco de la lınea (G.168) y AGC (Control automaticode ganancia).

Soporta protocolos de Capa 2 (802.1Q VLAN, 802.1p) y calidad de servicio en Capa 3(ToS,DiffServ y MPLS)

Actualizaciones de software remotas por TFTP.

Figura 8.3: Telefono IP Budgetone 102, Dual RJ45

8.3. Configuracion de IP-PBX con asterisk@home

En esta estapa de la implementacion se presenta la configuracion del sistema Asterisk pero no suinstalacion ya que tanto para Asterisk@home como para Asterisk en su codigo fuente, existen muchosmanuales en internet donde se explica su instalacion en un sistema Linux, tampoco se detalla la insta-lacion del Sistema Operativo linux, ya que tampoco es el tema de este proyecto. De todas maneras enla Bibliografıa se especifican las referencias desde donde se obtuvo la informacion para la instalaciondel sistema.

El esquema grafico de configuracion de la primera etapa, que permite el establecimientos de comu-nicaciones telefonicas puramente IP, es el que se muestra en la figura 8.4:

8.3.1. ifconfig

Como se ve en el esquema 8.4, el servidor IP-PBX se encuentra conectado a dos redes, una internay otra interna, la idea de esto es mostrar que la central puede estar conectada a mas de una red yrealizar llamadas telefonicas entre sus terminales IP.

La configuracion de red del servidor IP-PBX que se ve en el esquema es la que se muestra acontinuacion, obtenida con el comando ifconfig:


Figura 8.4: Implementacion de un IP-PBX en una red LAN

[root@pbxip-elo ~]# ifconfigeth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0A:5E:59:2C:C1

inet addr:192.168.28.124 Bcast:192.168.28.255 Mask:255.255.255.0inet6 addr: fe80::20a:5eff:fe59:2cc1/64 Scope:LinkUP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1RX packets:34247 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:13 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000RX bytes:3671904 (3.5 MiB) TX bytes:858 (858.0 b)Interrupt:5 Base address:0xa400

eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0A:5E:59:2C:EEinet addr:200.1.27.190 Bcast:200.1.27.191 Mask:255.255.255.240inet6 addr: fe80::20a:5eff:fe59:2cee/64 Scope:LinkUP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1RX packets:37042 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:5915 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:9 txqueuelen:1000RX bytes:2389950 (2.2 MiB) TX bytes:783342 (764.9 KiB)Interrupt:10 Base address:0xa800

lo Link encap:Local Loopbackinet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0inet6 addr: ::1/128 Scope:HostUP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1RX packets:52268 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:52268 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:0RX bytes:7360897 (7.0 MiB) TX bytes:7360897 (7.0 MiB)

Se puede apreciar que la central se encuentra conectada a una red con IP publica a internet, me-diante la interfaz eth1 con la IP 200.1.27.190 y la otra interfaz (eth0 ) con una IP interna de una redLAN, en este caso que una de las redes este ”nateada”no interfiere en el establecimiento de llamadasya que el servidor reconoce los anexos internos asociados a IP del tipo 192,168,28.XXX. Esto se debea que una de las interfaces de la central tambien tiene una IP de la subred 192,168,28,0/24 .

Asterisk permite ver por web la informacion sobre el sistema que funciona en la central TelefonicaIP. A continuacion se muestra un screenshot con esta informacion:


Figura 8.5: Informacion sobre el sistema IP-PBX Asterisk, sobre Linux CentOS

8.3.2. sip.conf

Luego de configurar la red, se debe configurar el archivo sip.conf, ya que en el esta red se trabajacon el protocolo de senalizacion SIP. Para este caso el archivo queda de la siguiente manera:

[general]

port = 5060 ; Puerto por el cual se~naliza SIP.bindaddr = 0.0.0.0 ; Address to bind to (all addresses on machine)externip = 200.1.27.190 ;IP publicalocalnet=192.168.28.0/255.255.255.0 ; Rango de red interna

; Configuracion de codec permitidosdisallow=all ; Primero se desabilitan todos los codecsallow=ulaw ; Se permite el codec ulawallow=alaw ; Se permite el codec alawcontext = from-sip-external ; Contexto por el cual envıa llamadas SIP conocidas

En este archivo se debe especificar tanto los segmentos de red internos como las IPs que sonpermitidas para registrarse en el sistema. Ademas se puede especificar los codec soportados por elsistema y los contextos en el cual se procesan las llamadas SIP. Este contexto permite agrupar lasllamadas en grupos, para aplicarles ciertas caracterısticas o servicios, ası tambien se puede especificary ordenar las llamadas provenientes de distintos lugares.


8.3.3. Extenciones

El siguiente paso es la de adherir extensiones SIP (anexos IP) a la central telefonica IP. El screenshotde la interfaz donde se deben incluir las extensiones SIP en asterisk@home es el siguiente:

Figura 8.6: Interfaz web para adherir extensiones SIP a la PBX-IP

Para hacer las pruebas de conectividad y comprobar la comunicacion entre terminales SIP, registra-dos en el IP-PBX se crearon y configuraron varios usuarios, En la columna Add Extension que apareceal costado derecho de la imagen 8.6, se pueden ver todos los usuarios y anexos que se encuentran enla base de datos del sistema.

Asterisk@home en su interfaz web tambien permite ver el registro de los usuarios SIP y el estadoen que se encuentran, ver figura 8.7.

En la interfaz web que se ve en la figura 8.7 se puede apreciar los usuarios que se encuentran reg-istrados en cada momento, en este caso ninguno de los usuarios se encuentran registrados actualmenteen el servidor, ya que cuando esto ocurre, en la columna host debiera aparecer la IP desde donde seregistro dicho usuario (Como en el caso del primer usuario que representa un troncal).

8.3.4. Asterisk CLI

Ademas de todas las interfaces mostradas anteriormente y que son provistas por asterisk@home,asterisk en su instalacion incluye una interfaz de comando llamada CLI (Command line Interface), lacual permite manejar la central en forma completa y hacer debugging del sistema por linea de comando.


Figura 8.7: Estado del registro de los usuarios SIP en la central IP

Para acceder a CLI se debe ejecutar el comando asterisk − vr en la consola Unix del servidorIP-PBX, a continuacion un ejemplo de esto:

[root@pbxip-elo ~]# asterisk -vr== Parsing ’/etc/asterisk/asterisk.conf’: Found== Parsing ’/etc/asterisk/extconfig.conf’: Found

Asterisk 1.2.1, Copyright (C) 1999 - 2005 Digium.Written by Mark Spencer <[email protected]>=========================================================================Connected to Asterisk 1.2.1 currently running on pbxip-elo (pid = 3050)Verbosity was 3 and is now 4pbxip-elo*CLI>

Dos ejemplos de comando de CLI son:

1. sip show users: El cual muestra desde la base de datos del sistema los datos de los usuariosregistrados, incluyendo anexo, clave de registro y contexto para sus llamadas.

2. sip show settings: El cual especifica todas las configuraciones que estan funcionando actual-mente en el sistema

A continuacion se presenta el resultado obtenido al ejecutar los dos comandos descritos:

pbxip-elo*CLI> sip show usersUsername Secret Accountcode Def.Context ACL NATPSTN-user PSTN-clave from-pstn No RFC35814810 clave4810 from-internal No No4809 clave4809 from-internal No No4808 clave4808 from-internal No No4807 clave4807 from-internal No No4806 clave4806 from-internal No No4805 clave4805 from-internal No No4804 clave4804 from-internal No No4803 clave4803 from-internal No No4802 clave4802 from-internal No No4801 clave4801 from-internal No No


pbxip-elo*CLI> sip show settings

Global Settings:----------------SIP Port: 5060Bindaddress: 0.0.0.0Videosupport: NoAutoCreatePeer: NoAllow unknown access: YesPromsic. redir: NoSIP domain support: NoCall to non-local dom.: YesURI user is phone no: NoOur auth realm asteriskRealm. auth: NoUser Agent: Asterisk PBXMWI checking interval: 10 secsReg. context: (not set)Caller ID: UnknownFrom: Domain:Record SIP history: OnCall Events: OffIP ToS: 0x0OSP Support: NoSIP realtime: Disabled

Global Signalling Settings:---------------------------Codecs: ulaw,alawRelax DTMF: NoCompact SIP headers: NoRTP Timeout: 0 (Disabled)RTP Hold Timeout: 0 (Disabled)MWI NOTIFY mime type: application/simple-message-summaryDNS SRV lookup: NoPedantic SIP support: NoReg. max duration: 3600 secsReg. default duration: 120 secsOutbound reg. timeout: 20 secsOutbound reg. attempts: 0Notify ringing state: Yes

Default Settings:-----------------Context: from-sip-externalNat: RFC3581DTMF: rfc2833Qualify: 0Use ClientCode: NoProgress inband: NeverLanguage: (Defaults to English)Musicclass: defaultVoice Mail Extension: asterisk


8.3.5. Terminales SIP

Para configurar los parametros de registro SIP en las terminales SIP, solo se deben ingresar losdatos de cuenta de usuario que fueron creados en la Base de datos de Asterisk:

Nombre de Usuario.

Clave de acceso.

IP o nombre DNS del servidor de registro.

8.3.6. Telefonos IP

Con los botones del telefono se activa la obtencion de parametros de red vıa DHCP, para luegoconectarlo a la red y ver la IP obtenida para poder entrar a su servidor web vıa navegador, y ası realizarlas configuraciones necesarias. La imagen 8.8 muestra un ejemplo de esta configuracion al momento deponer los datos de registro de algun usuario perteneciente a la base de datos de la central IP.

Figura 8.8: Telefono IP Budgetone 102, configuracion de parametros SIP


8.3.7. Softphone

El caso del X-lite es similar, en las configuraciones avanzadas, se debe ingresar a SIP proxy yagregar los parametros de usuario para su registro en el servidor, como se puede apreciar en la figura8.9, donde se ha configurado al usuario cuyo numero telefonico es el 4807 y su servidor de registro esel que se encuentra en la IP publica 200.2.27.190.

Figura 8.9: X-lite, configuracion de parametros SIP

La figura 8.9, muestra la configuracion que se encuentra en Menu − > System Setting − > SIPProxy, de las opciones del Softphone X-lite.

8.4. CONFIGURACION TRONCAL IP ENTRE CENTRALES IP-PBX 71

8.4. Configuracion Troncal IP entre centrales IP-PBX

El esquema de implementacion para el troncal IP mediante el protocolo SIP es el que se muestraen la figura 8.10.

Figura 8.10: Etapa 2, Troncal IP entre dos IP-PBX

8.4.1. IP-PBX 1

Para la implementacion del servidor que representa a IP-PBX 1 se utiliza la misma configuraciony hardware que se describio en la seccion anterior.

8.4.2. IP-PBX 2

Para el servidor IP-PBX 2, se hace una configuracion similar a la que se le realizo con IP-PBX1 en otro servidor Asterisk, donde la principal diferencia radica en que dicha central IP se encuentraalojada en una red distinta a la del primer servidor, con el fin de realizar un troncal IP entre IP-PBXque actuan como servidores de registro y control en redes distintas y probar la interoperabilidad delprotocolo SIP y Asterisk.

Ifconfig

Con el comando ifconfig se puede ver la configuracion de las interfaces de IP-PBX 2:

[root@pbxip-pstn ~]# ifconfigeth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0A:5E:59:2C:A1

inet addr:192.168.28.125 Bcast:192.168.28.255 Mask:255.255.255.0inet6 addr: fe80::20a:5eff:fe59:2ca1/64 Scope:LinkUP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1RX packets:50792 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:9378 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0


collisions:0 txqueuelen:1000RX bytes:6349550 (6.0 MiB) TX bytes:1555567 (1.4 MiB)Interrupt:11 Base address:0xa400

lo Link encap:Local Loopbackinet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0inet6 addr: ::1/128 Scope:HostUP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1RX packets:49386 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:49386 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:0RX bytes:5152288 (4.9 MiB) TX bytes:5152288 (4.9 MiB)

Anexos

Los anexos registrados en IP-PBX 2 son los siguientes:

pbxip-pstn*CLI> sip show usersUsername Secret Accountcode Def.Context ACL NATELO-user ELO-clave from-pstn No RFC35814903 clave4903 from-internal No No4902 clave4902 from-internal No No4901 clave4901 from-internal No Nopbxip-pstn*CLI>

Luego de tener configurado cada una de las centrales IP, queda por establecer el troncal quecomunicara a ambas Centrales.

8.4.3. Configuracion de troncal SIP entre IP-PBX 1 e IP-PBX 2

En asterisk@home la interfaz web que se utiliza para configurar un troncal SIP es la que se muestraen la figura 8.11.

Para el caso del troncal se deben adherir parametros que especifican la comunicacion en amboslados del troncal, o sea, cada uno de las centrales IP debe reconocer a la otra para poder aceptar tantolas llamadas entrantes desde terminales registradas en la otra central como para poder dirigir llamadasa traves del troncal hacia esas terminales y viceversa.

A continuacion se describen los parametros mas importantes de la configuracion del troncal SIP,dichos parametros corresponden principalmente a la autentificaron y reconocimiento de ambas centralesIP.

Descripcion parametros de salida (Outgoing Setting)

Trunk name: Nombre con el cual se designara el troncal que se esta configurado.

Peer Details: Corresponde a los ajustes propios de la conexion con la central que se estableceel troncal.

• host: Representa la direccion de la central IP con la cual se establece una conexion troncal.• type: Corresponde al tipo de troncal y en particular al tipo de permisos que tiene el troncal

para establecer conexiones telefonicas, por ejemplo el tipo peer se utiliza cuando Asteriskesta conectado a otro servidor como en este caso. El tipo user permite a los telefonos solorealizar llamadas, y el tipo friend incluye los dos tipos anteriores.

• username: Representa el nombre de usuario para utilizar el troncal.• secret: Representa la clave de autentificacion para ser uso del troncal.


Figura 8.11: Interfaz web para la configuracion de troncales SIP en asterisk@home

Descripcion parametros de Entrada (Incoming Setting)

USER Context: Indica el contexto en el cual son identificadas las llamadas entrantes.

USER Details: Parametros de configuracion de Usuario

• host: Representa la direccion de la central IP con la cual se establece una conexion troncal,y ası permitir las llamadas entrantes.

• secret: Representa la clave de autentificacion para permitir las llamadas entrantes desdedel troncal.

• type: Especifica las mismas caracterısticas que el caso de los parametros de salida deltroncal.


8.4.4. Configuracion de parametros SIP en IP-PBX 1 (192.168.28.124)

Parametros de salida (Outgoing Setting)

--------------------------------------Trunk name PSTN-peer

host=192.168.28.125secret=ELO-clavetype=peerusername=ELO-user--------------------------------------

Parametros de Entrada (Incoming Setting)

--------------------------------------USER context PSTN-user

context=from-internal

host=192.168.28.125secret=PSTN-clavetype=user--------------------------------------

8.4.5. Configuracion de troncal en IP-PBX 2 (192.168.28.125)

Parametros de salida (Outgoing Setting)

--------------------------------------trunk name: ELO-peer

host=192.168.28.124secret=PSTN-clavetype=peerusername=PSTN-user--------------------------------------

Parametros de Entrada (Incoming Setting)

--------------------------------------USER Context: ELO-user

context=from-internal

host=192.168.28.124secret=ELO-clavetype=user--------------------------------------


8.4.6. Rutas de salida desde las centrales

Ademas de la configuracion propia de autenticacion SIP en cada uno de las centrales que participandel troncal, se deben configurar las rutas de salida para las las llamadas dirigidas hacia el troncal. Paraesto se debe especificar las reglas de marcado para y por el troncal que deben ser dirigidas las llamadashacia ellos, o sea, como se debe rutear las llamadas telefonicas salientes de la central. Ver figura 8.14

Figura 8.12: Interfaz web para adherir rutas salientes desde la central telefonica.

Route Name: Especifica el nombre con el que se quiere denominar a la ruta

Route Password: Clave de autenticacion para utilizar la ruta que se esta creando.

Dial Patterns: Indica las reglas de marcado que se utilizaran para salir por la ruta.

Trunk Sequence: Especifica el o los troncales que seran utilizados para salir por la ruta creada.

Para el caso de esta implementacion los anexos que se registran en el IP-PBX son del tipo 48XXy en la IP-PBX 2 son del tipo 49XX, entonces las rutas de salida deben especificar los tipos de anexode la central ubicada en el otro extremo.

En las dos figuras siguientes se pueden ver las configuraciones para cada una de las centrales:


Configuracion rutas de salida en IP-PBX 1 (192.168.28.124)

Figura 8.13: Outbound Routing en IP-PBX 1.

Configuracion rutas de salida en IP-PBX 2 (192.168.28.125)

Figura 8.14: Outbound Routing en IP-PBX 2 (version 2.8 de Asterisk@home).

Capıtulo 9

Implementacion EstructuraIP-PSTN

La siguiente etapa, luego de tener implementada las redes de datos IP, es la de interconectar lasredes de conmutacion de paquetes con las de conmutacion de circuitos, como se muestra graficamenteen la figura 9.1

Figura 9.1: Interconexion de la telefonıa IP con la PSTN

9.1. Software

El software utilizado, corresponde al mismo que se ocupo en las etapas implementadas anterior-mente, con la unica diferencia que en la central IP-PBX 2 se actualizo la version de asterisk@home.

9.2. Hardware

Como se describio en el capıtulo 6, se tienen dos alternativas realizar la comunicacion de las centralesIP con la PSTN, la alternativa digital mediante lineas E1 y la alternativa analoga mediante lineasFXO. Para el caso de este documento se utiliza la alternativa analoga, por lo cual se utiliza la tarjetaTDM400P mencionada en el capıtulo 7, mas un modulo FXO y un modulo FXS.

9.2.1. TDM400P

La TDM400p de Digium es una tarjeta PCI 2.2 que soporta interfaces para puertos FXO y FXS,para la conexion de telefonos y lineas analogas a traves de un PCs, ver figura 9.2

77

78 CAPITULO 9. IMPLEMENTACION ESTRUCTURA IP-PSTN

Las caracterısticas de esta tarjeta son las siguientes:

Aplicaciones:

• SOHO: Small Office Home Office.

• Gateway de medios hacia la PSTN.

• Incluir Telefonos analogos a centrales telefonicas IP.

• Comunicacion punto a punto entre centrales Asterisk.

Condiciones de Operacion:

• Rango de operacion: 0 a 50 grados Celsius.

• Humedad: 10 a 90 %

Requerimientos de software y hardware

• Procesador de 500Mhz o superior

• Mınimo 65MB de memoria RAM

• Disponibilidad de slot PCI

Figura 9.2: Tarjeta TDM400P de Digium con dos modulos FXO (en rojo) y dos modulos FXS (enverde), con las 4 entradas RJ11 correspondientes.

La tarjeta TDM400P dispone de 4 slot disponibles para agregar modulos FXO o FXS, dependiendode los requerimientos del diseno de la red, para el caso particular de este proyecto se instalaron unmodulo FXO y otro FXS, los cuales se muestran a continuacion.

9.2. HARDWARE 79

9.2.2. Modulo FXO X100M

Este modulo agrega un puerto FXO que permite la conexion de una lınea telefonica convencionala la interfase Digium TDM400P.

Figura 9.3: Modulo FXO para agregar a la tarjeta TDM400P

9.2.3. Modulo FXS S110M

Este modulo agrega un puerto FXS que permite la conexion de un anexo telefonico convencional ala interfase Digium TDM400P.

Figura 9.4: Modulo FXS para agregar a la tarjeta TDM400P

Este modulo presenta una diferencia en cuanto al voltaje de operacion respecto al modulo FXO,ya que para su funcionamiento no basta con el voltaje que le entrega el slot PCI, por lo tanto para suoperacion se necesitan 12[V ], que se obtienen directamente desde la fuente del servidor.


9.3. Conexion FXO entre IP-PBX y PSTN

El primer paso antes de realizar la configuracion de los puertos FXO y FXS en la central IP, esinstalar fısicamente la tarjeta y sus dos modulos en la IP-PBX 2 y verificar su funcionamiento, paraluego establecer los parametros de funcionamiento para el troncal FXO y la extension FXS.

9.3.1. Instalacion de la Tarjeta TDM400P y sus modulos

Luego de instalar los modulos FXS y FXO en los slot 3 y 4 respectivamente de la tarjeta TDM400P, se instala este conjunto en un slot PCI disponible en la central IP-PBX 2.

Debido a que Asterisk es muy sensitivo al uso de IRQs1 y no permite compartirlas, se debe asegurarde que no exista conflictos de utilizacion de hardware de la TDM400P con otros dispositivos instaladosen el sistema.

Verificar la instalacion fısica

Mediante el comando Unix lspci2 verificamos que sea reconocida por el sistema operativo despuesde la instalacion fısica:

[root@pbxip-pstn ~]# lspci00:00.0 Host bridge: Intel Corporation 82865G/PE/P DRAM Controller/Host-Hub Interface00:01.0 PCI bridge: Intel Corporation 82865G/PE/P PCI to AGP Controller00:1d.0 USB Controller: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) USB UHCI Controller #100:1d.1 USB Controller: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) USB UHCI Controller #200:1d.2 USB Controller: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) USB UHCI Controller #300:1d.3 USB Controller: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) USB UHCI Controller #400:1d.7 USB Controller: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) USB2 EHCI Controller00:1e.0 PCI bridge: Intel Corporation 82801 PCI Bridge00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) LPC Interface Bridge00:1f.1 IDE interface: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) IDE Controller00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 82801EB/ER (ICH5/ICH5R) SMBus Controller01:00.0 VGA compatible controller: nVidia Corporation NV18 [GeForce4 MX 4000 AGP 8x]02:02.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8139/8139C/8139C+02:04.0 Ethernet controller: 3Com Corporation 3c905C-TX/TX-M [Tornado]02:05.0 Ethernet controller: 3Com Corporation 3c905C-TX/TX-M [Tornado]02:06.0 Network controller: Tiger Jet Network Inc. Tiger3XX Modem/ISDN interface02:09.0 Communication controller: Agere Systems V.92 56K WinModem

Al analizar el listado de dispositivos PCI reconocidos por el sistema se puede ver la linea:

02:06.0 Network controller: Tiger Jet Network Inc. Tiger3XX Modem/ISDN interface

que representa la tarjeta TDM que se ha instalado en el sistema, donde Tiger Jet Network Inc.representa el nombre del chipset incorporado en la tarjeta.

Verificar asignacion de interrupciones

Se comprueba que la tarjeta tiene una interrupcion asignada en el archivo /proc/interrups delsistema operativo instalado en la central IP:

1IRQ: Interrupt Request2Comando Unix que entrega por pantalla un listado de todos los dispositivos instalados en el sistema a traves de

puertos PCI

9.3. CONEXION FXO ENTRE IP-PBX Y PSTN 81

[root@pbxip-pstn ~]# cat /proc/interruptsCPU0

0: 487879 XT-PIC timer1: 100 XT-PIC i80422: 0 XT-PIC cascade3: 407307 XT-PIC wctdm5: 0 XT-PIC uhci_hcd8: 1 XT-PIC rtc9: 0 XT-PIC acpi, uhci_hcd, uhci_hcd10: 0 XT-PIC ehci_hcd, uhci_hcd11: 433 XT-PIC Intel ICH5, eth012: 66 XT-PIC i804214: 8129 XT-PIC ide0

NMI: 0ERR: 0

Al analizar el registro de interrupciones se puede ver que en la linea:

3: 407307 XT-PIC wctdm

se indica que la tarjeta tiene asignada su interrupcion. En caso de que esto no suceda se deben trabajarmanualmente las interrupciones del sistemas para asignarle una a la tarjeta que se esta instalando.

Verificar que la tarjeta es reconocida por Asterisk

para realizar este procedimiento se debe acceder a la interfaz CLI de Asterisk y ejecutar el comandozap show status para obtener un listado de todo el hardware Zaptel instalado en el sistema:

pbxip-pstn*CLI> zap show statusDescription Alarms IRQ bpviol CRC4Wildcard TDM400P REV I Board 1 UNCONFIGUR 0 0 0ZTDUMMY/1 1 UNCONFIGUR 0 0 0

Como se puede apreciar en el listado anterior, aparece la tarjeta TDM pero su estado es de undispositivo no configurado, por lo tanto el siguiente paso es configurarla para ser utilizada por Asterisk.

Configurar la tarjeta TDM en Asterisk

El comando para configurar los dispositivos Zaptel en Asterisk es: genzaptelconf y el resultadoobtenido en este caso es el siguiente:

[root@pbxip-pstn ~]# genzaptelconf

STOPPING ASTERISKAsterisk Stopped

STOPPING FOP SERVERFOP Server StoppedGenerating ’/etc/zaptel.conf’Generating ’/etc/asterisk/zapata-auto.conf’sed -i s/^TRUNK.*=>.*/TRUNK => Zap\/4/ /etc/asterisk/extensions-defs.confsed: can’t read /etc/asterisk/extensions-defs.conf: No such file or directorygrep: /etc/asterisk/extensions-defs.conf: No such file or directorygrep: /etc/asterisk/extensions-phones.d/*.conf: No such file or directory


STOPPING ASTERISK

STOPPING FOP SERVERUnloading zaptel hardware drivers: wctdm wcfxo wcte11xp wct1xxp wct4xxp tor2.Removing zaptel module: [ OK ]Loading zaptel framework: [ OK ]Waiting for zap to come online...OKLoading zaptel hardware modules: wctdm ztdummyRunning ztcfg[ OK ]

SETTING FILE PERMISSIONSPermissions OK

STARTING ASTERISKAsterisk Started

STARTING FOP SERVERFOP Server Started

Chan Extension Context Language MusicOnHoldpseudo from-pstn en

3 from-internal en4 from-pstn en

Verbosity is at least 3

Las ultimas lineas indica que los puertos 3 y 4 (donde se encuentran instalados fısicamente losmodulos FXS y FXO respectivamente) de la tarjeta TDM400P fueron configurados en los contextosde uso interno y de acceso a PSTN de Asterisk respectivamente.

El listado anterior, tambien se puede obtener en un sistema Asterisk ya instalado mediante lainterfaz CLI y el comando zap show channels:

pbxip-pstn*CLI> zap show channelsChan Extension Context Language MusicOnHold

pseudo from-pstn en3 from-internal en4 from-pstn en

Como se puede apreciar en las siguientes lineas generadas al ejecutar el comando zap show statusen la interfaz CLI, la tarjeta TDM ahora se encuentra configurada correctamente:

pbxip-pstn*CLI> zap show statusDescription Alarms IRQ bpviol CRC4Wildcard TDM400P REV I Board 1 OK 0 0 0ZTDUMMY/1 1 UNCONFIGUR 0 0 0

9.3.2. Configuracion de la extension FXS

El procedimiento para agregar un extension FXS utilizando la tarjeta TDM es similar al que seutilizo para agregar extensiones SIP a la central IP, con la diferencia que en este caso debe hacer enla interfaz de extensiones ZAP en la web de administracion de asterisk@home, como se muestra en lafigura 9.5.


Figura 9.5: Interfaz web de asterisk@home para la administracion y creacion de extensiones analogasFXS utilizando hardware Zaptel.

La principal diferencia respecto a las extensiones SIP, se refiere a que para agregar una extensionZAP se debe especificar el canal al cual se le va asignar en anexo analogo que se esta creando, en estecaso se creo el anexo 4910 y el se le asigno el canal 3 que corresponde al puerto de la tarjeta TDMdonde se instalo el modulo FXS.

9.3.3. Configuracion del troncal FXO

Los parametros crıticos de esta configuracion son los que se listan y describen a continuacion y quese pueden apreciar en la imagen 9.6.

Outbound Caller ID: Corresponde al numero de telefono que tiene asignada la linea telefonicaque se conecta al puerto FXO, en el caso de este proyecto es el anexo 4093 y que provienedirectamente de la central telefonica de la Universidad Tecnica Federico Santa Marıa campuscasa central.

Maximum channels: Corresponde al numero maximo de conexiones simultaneas que se per-mitiran por el troncal, en este caso es un troncal FXO ası que lo mas logico es que se permitasolo una llamada a la vez.

Zap Identifier: Corresponde al numero de puerto de la tarjeta TDM en el cual se encuentrainstalado el modulo FXO que sera utilizado por este troncal, en este caso corresponde al puertonumero 4.

Luego de crear el troncal FXO entre la central telefonica Institucional y la central IP, se debenestablecer la ruta de salida hacia la PSTN y las reglas de marcado para hacer uso de ella.


Figura 9.6: Interfaz web de asterisk@home para la administracion y creacion troncales analogos FXOutilizando hardware Zaptel.

9.3.4. Configuracion de reglas de marcado y ruta hacia la PSTN

Para ordenar de mejor manera el trafico de las llamadas y el uso de las rutas de salida se crearondos nuevas rutas:

1. ToUTFSM: Ruta de salida para todas las llamadas hacia anexos internos de la UTFSM y queson administrados por la central telefonica de la Universidad, ver figura 9.7.

2. ToPSTN: Ruta de salida para todas las llamadas hacia telefonos que se encuentran fuera de laUTFSM, ver figura 9.8.

Aunque las dos rutas estan dirigidas hacia la Central Telefonica de la Universidad, la ideas es tenerun orden en las llamadas y establecer una secuencia logica de marcado para dirigir cada llamada a sudestino final, esto ultimo se logra con las reglas de marcado que se describen a continuacion:

Dial Patterns: Indica las secuencias de marcado a ser utilizadas para salir por la ruta, estassecuencias se crean siguiendo las siguientes reglas:

• X : Representa algun dıgito entre 0 y 9.

• Z : Representa algun dıgito entre 1 y 9.

• N : Representa algun dıgito entre 2 y 9.

• [1237-9] : Indica que todos los numeros que se encuentran dentro de los corchetes incluidoel los que se encuentran entre el 7 y el 9 (− indica segmento, inclusive los extremos)serantomados en cuenta como secuencias de marcado de la ruta.


• . : Indica que todas la combinaciones de anexos que se puedan formar a la derecha del puntoseran tomados en cuenta como secuencias de marcado para la ruta.

• | : indica una separacion entre un numero telefonico valido los prefijos, o sea, solamente loque esta a la derecha del sımbolo | sera tomado en cuenta como un numero telefonico valido,el resto es solo para acceder al troncal.

Trunk Sequence: El troncal utilizado por la ruta que se ha creado, en ambos caso el troncalutilizado es el FXO hacia la Central Telefonica UTFSM.

Figura 9.7: Outbound Route toUTFSM, ruta y secuencia de marcado hacia anexos internos a laUTFSM

Con esto la creacion de las rutas para el troncal FXO se concluye la implementacion de la redIP-PSTN propuesta en los objetivos, en el siguiente capıtulo se presentan los resultados obtenidos delproyecto.


Figura 9.8: Outbound Route toUTFSM, ruta y secuencias de marcado hacia telefonos PSTN que seencuentran fuera de las dependencias de la UTFSM

Capıtulo 10

Resultados y Conclusiones

10.1. Resultados

La integracion de las tres etapas de red propuestas en los objetivos da como resultado el esquemalogico que se puede ver en la figura 10.1.

Figura 10.1: Esquema final de la red telefonica implementada, donde se se muestra la interconexion delas tres etapas descritas en los objetivos y desarrolladas en el capıtulo anterior.

87

88 CAPITULO 10. RESULTADOS Y CONCLUSIONES

La red completa, ademas de las tres etapas descritas en los capıtulos 8 y 9 incluye componentesde red adicionales, como lo son, un Acces point para realizar llamadas desde dispositivos inalambricosy un Switch instalado en las dependencias del Laboratorio Pascal del Departamento de ElectronicaUTFSM para conexion de dispositivos telefonicos IP alambricas, como por ejemplo Softphones instal-ados en PCs, laptop y telefonos IP.

Respecto a la realizacion de llamadas desde la red IP hacia fuera la PSTN en la figura 10.1 semuestra la implementacion del troncal FXO entre la IP-PBX 2 y la PABX institucional y como estaultima conecta el resto de la red IP con las redes de telefonıa Celular, anexos internos y PSTN externaa la Universidad.

10.1.1. Resumen de configuraciones

El cuadro 10.1.1 se muestra la configuracion final de las Centrales IP y las reglas de marcado paraacceder a las distintos tipos de anexos, dependiendo de la ubicacion en que se encuentren.

Asterisk IP-PBX 1Nombre del Servidor ippbx-eloRed de datos 1 (LAN interna) 192.168.28.0/24Direccion IP 1 192.168.28.124Red de Datos 2 (Internet) 200.1.27.176/28Direccion IP 2 200.1.27.190Rango de anexos desde el 4800 al 4899

Reglas de MarcadoPara acceder a anexos registrados en IP-PBX 2 Solo se debe marcar el numero de anexo,

por ejemplo 4902.Para acceder a anexos internos UTFSM Se debe anteponer 7 para acceder al troncal

FXO y luego marcar el numero de anexo,por ejemplo 7-4759.

Para acceder a anexos internos a la PSTN Se debe anteponer ¨0¨para acceder al troncalFXO y 9 para que la central permita la salidahacia la PSTN, luego se debe marcar el numeroal que se desea llamar, por ejemplo: 0-9-833004.

Asterisk IP-PBX 1Nombre del Servidor ippbx-pstnRed de datos 1 (LAN interna) 192.168.28.0/24Direccion IP 1 192.168.28.125Rango de anexos desde el 4900 al 4999Puerto FXO Anexo UTFSM 4093Puerto FXS Anexo ZAP 4910

Reglas de MarcadoPara acceder a anexos registrados en IP-PBX 1 Solo se debe marcar el numero de anexo IP,

por ejemplo 4804.Para acceder a anexos internos UTFSM Solo se debe marcar el numero de anexo,

por ejemplo 4759.Para acceder a anexos internos a la PSTN Se debe anteponer ¨0¨para acceder al troncal

FXO y 9 para que la central permita la salidahacia la PSTN, luego se debe marcar el numeroal que se desea llamar, por ejemplo: 0-9-833004.

Cuadro 10.1: Resumen de configuraciones y caracterısticas de las centrales IP

10.1. RESULTADOS 89

A continuacion se muestra la operacion y trafico SIP a nivel de mensajes de protocolo, resumiendotres tipos distintos de llamadas,

10.1.2. Llamada IP entre anexo 4901 y 4902 registrados en IP-PBX 2

INVITE sip:[email protected] SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>

SIP/2.0 407 Proxy Authentication RequiredVia: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>

ACK sip:[email protected] SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>


SIP/2.0 100 TryingVia: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>

SIP/2.0 180 RingingVia: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>

SIP/2.0 200 OKVia: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>


BYE sip:[email protected] SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>



10.1.3. Llamada IP entre un anexo 4804 registrados en IP-PBX 1 y anexo4901 registrado en IP-PBX 2, utilizando el troncal SIP.






SIP/2.0 180 RingingVia: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>





10.1. RESULTADOS 91

10.1.4. Llamada desde terminal IP (anexo 4901) registrado en IP-PBX 2hacia Terminal PSTN (fono 56-32-610046)utilizando el troncal FXO











SIP/2.0 407 Proxy Authentication Required


Via: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>

ACK sip:[email protected] SIP/2.0Via: SIP/2.0/UDP 192.168.28.120:5060;rport;From: PC Pascal 01 <sip:[email protected]>To: <sip:[email protected]>







10.1.5. Comentarios sobre los ejemplos

Los ejemplos demostrados, representan solamente un resumen de cada uno de los mensajes en lacomunicacion entre dos terminales, basicamente se muestra el formato y funcionamiento de laspeticiones INVITE, ACK y BYE, (ver capitulo 3) de las cabeceras From, To, Via, y Proxy Au-thentication (ver Capitulo 3, cuadros 3.1 y 3.2), ademas se puede apreciar el codigo de respuesta200 que representa a OK (ver Capitulo 3 cuadro 3.3).

SIP/2.0/UDP: Indica protocolo SIP, version 2.0, sobre protocolo UDP, Ver figura 3.1.

La secuencia basica del establecimiento de una comunicacion SIP es:

1. Marcar numero de destino para invitar al usuario con el que se desea hablar, a estableceruna vıa de comunicacion.

2. Autenticacion de Usuarios en el servidor de registro (Central IP)

3. Respuesta ACK de acuso de recibo.

10.2. CONCLUSIONES 93

4. Intento de establecer conexion por parte del emisor de la llamada y sonido de ring ring enel receptor.

5. El emisor contesta el telefono y envıa un mensaje OK, avisando el exito al establecer la vıade comunicacion.

6. Emisor y Receptor establecen comunicacion de voz mediante la conmutacion de paquetes.

7. Emisor o receptor cuelgan el telefono y envıa un mensaje BYE al otro.

En el caso del Ejemplo 3, en las cabeceras de mensajes To:<sip:[email protected]>, elusuario 09610046 aparece como registrado en IP-PBX 2, pero en realidad es un numero telefonicoexterno a la UTFSM donde sus dos primeros dıgitos representan los sufijos para utilizar el troncalFXO y la salida a la PSTN desde la PABX UTFSM respectivamente.

Luego del establecimiento de la comunicacion la transmision de los paquetes de voz se realiza atraves del protocolos RTP (Real Time Transport Protocol), utilizando los codecs previamentenegociados por los entes participantes.

10.2. Conclusiones

La red disenada e implementada en este proyecto se presenta como un esquema bastante het-erogeneo, donde interactuan redes de datos IP tanto alambricas e inalambricas, con redes de con-mutacion de circuitos PSTN. El esquema presentado a baja escala se asemeja en gran medida a larealidad que se encuentra actualmente en la industria de las telecomunicaciones, y esto se debe engran medida a la diversidad de componentes presente en la red y a al esquema distribuido disenado enbase a troncales uso de IP entre IP-PBXs. Este esquema distribuido permite trabajar con CentralesIP-PBX agrupados tanto en forma horizontal como en un orden de arbol como lo hacen los servidoresDNS, lo que a su vez facilita la busqueda de usuarios registrados en redes y servidores distantes, lo quese traduce en un sistema de busqueda transparente para el usuario final, preocupandose solamente demarcar el numero telefonico con el cual desea establecer comunicacion

10.2.1. Troncales SIP y FXO

En la red (figura 10.1) se aprecia que el troncal SIP une dos centrales que se encuentran en la mismared IP, por lo tanto no solo tiene que ser utilizado para realizar sistema distribuidos, sino que tambienen casos que se requiera darle una mayor seguridad a la red y aislar servidores IP que sean crıticos,como por ejemplo usar el IP-PBX 1 como central IP con registro de solo de profesores y IP-PBX 2como servidor de registro y manejo de cuentas IP para alumnos o visitantes. De esta manera todaslas personas pueden tener su cuenta SIP con su anexo pero con distintas reglas de seguridad de redadicionales a las que provee Asterisk como Gatekeeper.

Respecto al troncal FXO su funcionamiento es correcto, pero tiene la desventaja que es solo uncanal, por lo tanto, en este caso solo permite una conexion desde o hacia la PSTN, lo que limita engran medida las comunicaciones entre la IP-PBX 2 y la PABX institucional.Como alternativa a tener un FXO, es la de instalar 4 FXO en la tarjeta TDM400P o instalar unatarjeta E1 (ej, tarjeta TE110P de Digium), aunque este diseno siempre va depender de la carga dellamadas salientes y entrantes desde la PSTN que pueda tener la Central IP.

10.2.2. Red WiFi e IP publica

El esquema propuesto, tambien presenta las ventajas de movilidad que entregan las terminalesWiFi ya que si la red VoIP se encuentra implementada, solo basta agregar Acces points o RoutersInalambricos para cursar llamadas IP a traves de terminales como PDAs, Laptops o telefonos IP WiFI.


Otra de las caracterısticas que presenta la solucion propuesta es que Asterisk corre en un servidorque puede incluir mas interfaces de red para el direccionar las llamadas, en este caso actua como unrouter de paquetes de voz IP, que puede ser configurado a la medida de las redes que se desea registraren el sistema. En el caso particular de IP-PBX 1, puede direccionar llamadas provenientes de Internethacia la red LAN interna y viceversa.

10.2.3. Desarrollo Futuro

El proyecto de centrales telefonicas IP desarrollado en este documento plantea la implementacionde centrales IP-PBX para establecer comunicaciones IP y unirlas con el mundo PSTN, luego de cumplirestos objetivos la red queda implementada, pero aun ası, existen varios puntos en los cuales se puedeseguir explorando e investigando sobre el tema VoIP, desarrollando proyectos sobre la base de que lared telefonica IP ya existe. A continuacion algunos ejemplos de desarrollos que se pueden realizar sobrelo ya implementado.

Estudio del adecuado uso de los codecs en las conversaciones que viajan por Internet. Este es unpunto que se basa en el correcto uso del ancho de banda dependiendo de la red por la que estancirculando los paquetes de voz.

Estudio de posibles servicios de usuarios que se puedan montar sobre la base de datos incluida enAsterisk, y que sean a medida de las necesidades de la Universidad y sumen a los que el sistemaya trae implementados, ver capıtulo 7.

Interoperabilidad con sistemas VoIP propietarios como por ejemplo Cisco, Alcatel, 3COM oNortel. En este ambito Asterisk provee distintas caracterısticas de conexion que pueden serexplotadas, como por ejemplo los archivos de configuracion para comunicarse con sistemas Ciscoo la inclusion del protocolo Qsig que por estandar esta incluido en todos los sistemas propietariosde Telefonıa Tradicional.

Bibliografıa

[1] PBX Systems for IP Telephony.Allan Sulkin. McGraw-Hill telecom 2002

[2] Voice over IP Fundamentals.Jonathan Davidson and James Peters. Cisco Press

[3] Voip Info.www.voip-info.org.

[4] VoIP Howto.Roberto Arcomano. Agosto 2002

[5] VoIP Glossary.Patton Electronic Company 2004.

[6] VoIP Telephony with Asterisk.Paul Mahler. 2004.

[7] Introduction to IP Telephony.Lawrence Harte. Althos Publishing 2003.

[8] Apuntes Ramo Telefonıa. ELO343.Walter Grote 2005, Universidad Tecnica Federico santa Marıa, Valparaiso Chile

[9] Voip News.www.voip-news.org

[10] Asterisk web page.www.asterisk.org

[11] The Asterisk HandBook.Version 2, 2003.

[12] Asterisk User Documentation Project.www.asteriskdocs.org

[12] Session Initiation Protocol (sip)in IETF web site, http://www.ietf.org/html.charters/sip-charter.html

[13] ITU, Union Internacional de telecomunicaciones.http://www.itu.int/home/index-es.html

[14] IP PBX Infrastructure, Intel documentation.http://www.intel.com/network/csp/solutions/ip pbx/9441inf.htm

[15] Digium The Asterisk Thelephony Company.http://www.digium.com/en/index.php

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96 BIBLIOGRAFIA

[16] [email protected]://asteriskathome.sourceforge.net/

[17] Zapata Telephony Organization.http://www.zapatatelephony.org/

[18] CounterPath, x-lite softphone.http://www.xten.com/

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