VoIP Para el desarrollo - itrainonline.org · comandos La guía quiere servir tanto para el público técnico como el no tan técnico Orientada a regiones en desarrollo y sus

VoIPVoIPPara el desarrolloPara el desarrollo

Autores: Alberto Escudero-Pascual, Louise Berthilson(cc) Creative Commons

Attribute Non-Commercial Share-Alike 2.5

Basado en:La guía para crear una infrastructura de voz en regiones en desarrolloo

Unidad 16Unidad 16

TRICALCAR | www.wilac.net/tricalcar - Versión: febrero, 2008 2

ObjetivoObjetivoEntender los conceptos básicos relacionados con VoIPIntroducir Asterisk y las ventajas del software en la implementación de redes VoIPPresentar los grandes retos en regiones en desarrolloPresentar un caso práctico donde se va a introducir servicios VoIP

http://www.wilac.net/tricalcar%22%20%5Ct%20%22_blank


MotivaciónMotivación

Viviendo en Tanzania en el año 2004 Dos grandes retos:✔ El conocimiento técnico no esta disponible en

lenguas locales✔ La inexistencia de infraestructura IP de bajo costo

(voz y datos)Las soluciones propietarias no eran lo suficientemente flexibles



La guía de VoIP para el desarrolloLa guía de VoIP para el desarrollo

40 páginas de introducción a VoIP Enfoque “hacer las cosas uno mismo”Enfoque pedagógico vs un listado de comandosLa guía quiere servir tanto para el público técnico como el no tan técnicoOrientada a regiones en desarrollo y sus problemas particulares



La guía de VoIP La guía de VoIP para el desarrollo (2)para el desarrollo (2)

El documento esta disponible en cuatro idiomas (en, es, fr, ar)Licenciado bajo Creative Commons Non-Commercial Share-AlikeAhora se incluye en la segunda edición en castellano del libro WNDW (TRICALCAR/ICA)El canal de distribución elegido es InternetFinanciado por el IDRC (Iniciativa Acacia)



Tabla de contenidosTabla de contenidos

PARTE 1Introducción a VoIPLos pilares básicos VoIPLos equipos, el hardware

PARTE 2Como puedo crear mi PBX (mucho más en la guía y en la parte práctica)

PARTE 3Un caso real



Evidencia de la explosión de VoIPEvidencia de la explosión de VoIP

Apertura dentro del marco regulatorio permite la aparición de nuevos operadores:✔ MCI (www.mci.com)✔ Qwest (www.qwest.com)✔ Level3 (www.level3.net)✔ Vonage (www.vonage.com)

✔ >42 millones de líneas en servicio, Mar 2006✔ Skype (www.skype.com)✔ 200 millones de descargas, Nov 2005

✔ >5 millones de usuarios simultáneos, Ene 2006


http://www.vonage.com/

http://www.skype.com/


Los proveedores tradicionales compran empresas de “datos”. Se crean divisiones IP.✔ Proveedores de servicios de telecom. tradicionales

Siemens, Alcatel, Ericsson✔ Proveedores de equipos IP

Cisco , 3Com, Nortel Networks

Aparecen los servicios VoIP✔ http://www.pulver.com/products/sip/

La convergenciaLa convergencia



La receta mágicaLa receta mágica

1. VoIPTransporte de conversaciones en paquetes IP

2. Estándares abiertosPermite que cualquiera implemente sistemas compatibles/interoperabilidad

3. Código libre y abiertoAprender de las experiencias existentes y compartir los resultados con otros.



Nuestra receta mágicaNuestra receta mágica

Tenemos acceso tanto al software como el hardware que nos permite intercambiar llamadasTenemos acceso a una red abierta y publica (Internet)Somos capaces de adaptar y modificar la tecnología para satisfacer nuestras necesidades



Una pregunta típicaUna pregunta típica

¿Por qué no usamos Skype, o Google Talk?



La respuesta cortaLa respuesta corta

FlexibilidadApropiamientoOportunidad

Sostenibilidad



La receta al detalle (Contenidos)La receta al detalle (Contenidos)

PBX (la base)PSTN (la salida a la red telefónica RTB)

✔ Comparación entre la señalización en IP y en RTB

Equipos VoIP (los terminales) Calidad de servicio

✔ Codecs, Latencia y Jitter



¿Qué es una ¿Qué es una PBX?PBX?

Private (Automatic) Branch Exchange. Definición para humanos

Permite compartir una o mas líneas telefónicas con multiples usuariosEncamina llamadas entrantes y salientesEl dueño (personal) del sistema toma las decisiones de encaminamiento y decide cómo compartir líneas con los usuarios



Ventajas de la PBXVentajas de la PBX

Servicios de valor añadido ✔ Transferencia de llamadas✔ Llamadas a tres✔ Buzones de voz✔ Servicios “Interactive Voice Response” (IVR)



¿Qué es ¿Qué es Asterisk?Asterisk?

Una implementación libre de una central(ita) telefónica

Permite que sus “teléfonos” asociados puedan hacer llamadas entre ellos y conectarse a cualquier otra subred telefónica



¿Qué es ¿Qué es Asterisk?Asterisk?

Creado por Mark Spencer (Digium)✔ Basado en el trabajo de Jim Dixon (Zapata

Telephony Project)

Funciona mejor bajo GNU/Linux



PSTN/RTBPSTN/RTB

Public Switched Telephone Network/Red de Telefonía Básica✔ La red global de circuitos conmutados de

telefonía✔ La agregación de todas las subredes

públicas de telefonía en el mundo✔ La red que se quedará obsoleta :-)



RTB vs InternetRTB vs Internet

Flujo de información✔ Canal vs. datagramas individuales

Procesamiento de datos✔ Dentro de la red vs los bordes

Organismos de estandarización✔ ITU vs IETF

Mecanismos de enrutamiento✔ Números telefónicos vs direcciones IP



Señalización en telefoníaSeñalización en telefonía

Las “señales” y los “datos” están separados en canales independientesLa señal ✔ responsable del establecimiento y estado de

la “llamada”✔ se usan en coordinación con sistemas de

facturación



Señalización en RTBSeñalización en RTB

Las PBX son los “routers” de la RTBDos componentes dependiendo de su rol✔ FXO = Foreign Exchange Office✔ FXS = Foreign Exchange Station



Foreign Exchange Office (FXO)Foreign Exchange Office (FXO)

Cualquier dispositivo que actúa como un “teléfono” Acepta señales✔ on-hook/off-hook colgado/descolgado✔ ocupado

Inicia y recibe llamadas telefónicas



Foreign Exchange Station (FXS)Foreign Exchange Station (FXS)

Genera tono de marcado y de llamada (ring).En líneas analógicas genera:✔ pulsos de llamada✔ alimenta los terminales telefónicos



Para no olvidarse...Para no olvidarse...

Un FXS se conecta a un FXO y viceversa✔ De la misma forma que una línea telefónica (FXS) se conecta a un teléfono (FXS)

Un FXS es un elemento activo que alimenta un elemento pasivo (FXO)



FXO, FXS en una PBXFXO, FXS en una PBX

Las PBXs que tienen un FXO y FXS pueden conectarse a la RTB y alojar terminalesLas líneas telefónicas que vienen del operador se tienen que conectar al interfaz FXO de la PBXLos teléfonos de tu oficina se tienen que conectar a los interfaces FXS de la PBX



FXO y FXSFXO y FXS

Un teléfono analógico es un dispositivo FXO

conectado a una línea telefónica (RTB)

actuando como FXS



FXO y FXSFXO y FXS

Un adaptador telefónico o ATA actúa como un FXS.



FXO y FXSFXO y FXS

Una PBX puede incorporar tanto interfaces

FXS como F



Señalización analógicaSeñalización analógica

Las señales que se transmiten entre el FXS y el FXO son:Tono de marcado y ocupadoTono de llamada (Ring tone)Colgado y descolgado



Señalización analógica (2)Señalización analógica (2)

Los métodos de señalización varían de un lugar a otroDos de los métodos mas comunes son “loop start” y “ground start”Dentro de la RTB se usa tradicionalmente SS7 (AT&T, ITU)



Señalización analógica (3)Señalización analógica (3)

En la RTB, voz y datos están separados✔ Un “circuito” es para voz (la conversación)✔ Un segundo “circuito” es para las señales de

administración y supervisión (SS7)Estos circuitos de información no tienen que usar el mismo canal físico



Señalización en telefonía IPSeñalización en telefonía IP

Las conversaciones y las señales están separadas (como en RTB)Cada uno de los mecanismos de señalización representa un “culto” de seguidores



Señalización en telefonía IPSeñalización en telefonía IP

Docenas de protocolos y sus cultos:✔ H.323 (Telco)✔ SIP (Internet) Session Initiation Protocol✔ IAX2 (Comunidad) Inter-Asterisk eXchange



SIPSIP

Un protocolo desarrollado por el IETF Responsable de:✔ El establecimiento de llamadas y otras tareas

de señalización✔ Autenticación✔ Negociación de la calidad✔ Negociación de los puertos y direcciones

involucrados en los flujos de voz



SIP y movilidadSIP y movilidad

SIP Proxy servers ✔ facilita el establecimiento de las llamadas✔ opera como un intermediario que conoce

donde esta ubicado un número (desde donde se registro)

La telefonía sobre IP permite mover físicamente los números telefónicos



SIP proxy serversSIP proxy servers



Llamadas telefónicas y los NATsLlamadas telefónicas y los NATs

Las llamadas (voz) se transmiten usando un protocolo llamado RTP (Real-time Transport ProtocolEn una red con un Network Address Translators (NATs) un conjunto de máquinas comparten una dirección IP hacia el exteriorLos NATs son los grandes enemigos del RTP



RTP y NATRTP y NAT

Pros✔ Los NATs son fáciles de implementar✔ Conectan máquinas sin necesidad de

solicitar más recursos de red✔ Gran aceptación y productos



RTP y NAT(2)RTP y NAT(2)

Cons ✔ Limitaciones en el rutado real del tráfico ✔ Es difícil crear servicios dentro de un NAT✔ Crean problemas de “audio” en redes con VoIP

(e.g.: se escucha solo al que esta dentro del NAT e inicia la llamada)

Por desgracia las direcciones IP públicas son un recurso escaso en

regiones en desarrollo



IAX2IAX2

Creado como parte del desarrollo de la PBX Asterisk Usa un flujo bidireccional para enviar la voz (SIP usa dos flujos independientes)Funciona mucho mejor (siempre) en presencia de NATsPermite agregar conversaciones que tienen lugar al mismo tiempo para ahorrar ancho de banda. Trunking



¿Por qué ¿Por qué IAX2 es mejor que SIP?IAX2 es mejor que SIP?

1) Minimiza el uso de ancho de banda por cada

llamada

2)Incorpora soporte nativo de NATs y es más

fácil de integrar con los cortafuegos

3)Minimiza aun más el uso de ancho de banda

cuando se hacen muchas llamadas

simultaneas



Equipos VoIPEquipos VoIP

La base✔ PBX

Los terminales✔ Teléfonos VoIP ✔ Soft phones✔ Analogue Telephone Adaptors (ATA)

La conexión a la RTB✔ PSTN interface cards



PBXPBX

Componentes: Motherboard: VIA Mini-ITX Epia M10000Chassi: Morex Mini-ITX Chassi Cubid 2688Harddrive: 40 GB IDE UDMA133Memory: 512 MB DDR PC3200 400MHz

Precio hoy: 1000 USDSe espera: 100-150 USD (IP04, 2008)



PBXPBX



Teléfono VoIPTeléfono VoIP

Equipo dedicado para VoIPCuando compres un teléfono VoIP no te olvides de:

1) Soporte para codecs de alta compresión2) Un buen interfaz administrador 3) Una buena salida de audio

Precio hoy: 100-120 USDSe espera: < 50 USD (2008)



Teléfono VoIPTeléfono VoIP

Thompson Speedtouch2030

Cuatro líneas IP Interfaz Web Manos libres Precio hoy: 125

USD



Teléfonos VoIP (WiFi)Teléfonos VoIP (WiFi)

Zyxel Prestige 2000WWiFi VoIPUno de los primeros

modelosPrecio: 300 USD (2005)



SoftphonesSoftphones

Software instalado en un PCRequerimientos

✔ Una tarjeta de audio✔ Un firewall que no bloquee VoIP

Precio: 0 USD




X-lite0 USD

Download: http://www.xten.com




iaxComm, kiaxSoporte IAX0 USD

Download:

http://iaxclient.sourceforge.net



Analogue Telephone Adaptor Analogue Telephone Adaptor (ATA)(ATA)

Conecta un teléfono analógico a una red VoIPTiene un puerto RJ-11 (phone jack) y un RJ-45 (Ethernet jack)Un ATA es un adaptador FXS✔ Por un lado “habla” analógico con el teléfono✔ Por otro lado habla digital con la red IP



ATAATA

Digium IAXyUno de los primeros

(el primero) con soporte IAX2

Bajo consumoPrecio: 95 USD

(2005)



ATAATA

Gateway IP- IAX IAD100 con un 1 FXSIntegra un ATA con soporte para IAX2 y un NATPrecio: 110 USD



ATAATA

Sipura SPA-3000Una mini-PBXPrecio: 170 USD



Tarjetas de conexión a la RTBTarjetas de conexión a la RTB

Necesaria para conectar nuestra red VoIP a la red telefónica RTBPuede incorporar modulos FXO y FXSEstas tarjetas tradicionalmente incorporaban circuiteria de procesamiento de señal (DSP)Ahora se mueve la inteligencia a la CPU (ala. winmodem)



Interfaz con la RTBInterfaz con la RTB

TDM400Pwildcard, 1FXO +1 FXS (Digium)

Precio: 190 USD



Otros aspectosOtros aspectosCalidad de servicioCalidad de servicio

La capacidad de una red de ofrecer mejor servicio a cierto tipo de tráfico

✔ Optimizar el ancho de banda disponible (codec)

✔ Controlar el jitter✔ Minimizar la latencia



CodecsCodecs

Algorítmo compresor/decompresorSe utiliza para convertir la voz en datos (digital) y viceversaA mayor compresión – mayor distorsiónSe dice que un codec es mejor que otro si ofrece mejor calidad de audio usando menos ancho de banda



CodecsCodecs

PSTN/RTB normalmente usa PCM (Pulse Code Modulation). Un codec que necesita 64 kbpsDos estándares muy comunes de PCM son:

✔ Micro-law (G711u), USA/Canada✔ A- law (G711a), Europa

Debido a que G711 no necesita de grandes requerimientos de procesamiento esta disponible en casi todos los equipos



CodecsCodecs

G.711 es un codec poco apropiado en paises en desarrollo porque necesita demasiado ancho de bandaSe deben usar otros codecs que usan menos ancho de banda como GSM o SpeexG.729 es un buen codec pero tiene el inconveniente de necesitar una licencia de uso



JitterJitter

Es la variación del tiempo de llegada “entre” paquetesDebido a congestión en la red, cambio de enrutamiento del tráfico o perdidas de sincronizaciónEl jitter buffer puede aliviar este problema al precio de retrasar la reproducción de la conversación



Latencia (retraso)Latencia (retraso)

El tiempo que tarda un paquete (datagrama) en llegar de origen y destino

En redes VoIP se debe minimizar la latencia intentando dar más prioridad a este tipo de tráfico



Latencia (retraso)Latencia (retraso)

La latencia no se puede reducir por debajo de la velocidad de transmission (señal) en enlaces por satélite ~300 ms

Siempre instala tu PBX en una zona poco congestionada de tu red



Retos al implementar VoIPRetos al implementar VoIP

Técnicos: Evitar el impacto negativo de los NAT

Infraestructura de soporte:✔ Redes inalámbricas con gran latencia y jitter✔ Redes en general que no han sido diseñadas para

priorizar servicios de tiempo real



Retos al implementar VoIPRetos al implementar VoIP

Energía: No existen fuentes fiables de energíaMarco regulatorio: ✔ Servicio ilegal✔ Necesidad de licencias



RecomendacionesRecomendaciones

Técnicas: Usar IAX2

Infraestructura de soporte:✔ Redes inalámbricas: Uso de la banda UNI 5.4 Ghz

(IEEE 802.11a). Uso de protocolos con TDMA en zonas urbanas (WiMAX)

✔ Incorporar QoS



RecomendacionesRecomendaciones

Energía: Equipos de bajo consumo, energía solar

Marco regulatorio: Lobby, Modelos de negocio



PARTE 2 – Manos a la obraPARTE 2 – Manos a la obra



Los componentesLos componentes

1 PC con Asterisk✔ Cualquier distribución de Linux

2 Teléfonos VoIP✔ Alternativa: 2 PCs con dos soft phones



Se puede crear una PBX portableSe puede crear una PBX portable

Mini-ITX board with a Digium TDM400P Card



Primeros pasos: Primeros pasos: Instalando AsteriskInstalando Asterisk

Descarga el códigoCompilarAprender los comandos básicos



Ficheros de configuraciónFicheros de configuración

Paso 1: Define y configura los canales de comunicación

Paso 2: Define las “reglas” para las extensiones (Crea un

plan de marcado o dialplan)



Un canal de comunicación en Asterisk es como un cable de teléfono virtualLos canales son los cables virtuales de tu PBXEn Internet puedes tener más de una conversación sobre el mismo canal físico✔ En este apartado se necesita definir estos canales

(tipo SIP, IAX, salida a una RTB etc)

Los canales de comunicaciónLos canales de comunicación



Los canales Los canales de comunicación (2)de comunicación (2)

Asterisk te permite interconectar dispostivos que usan distintos protocolos

Se pueden conectar dispositivos con soporte IP (Teléfonos VoIP, ATA, Softphones) con otros dispositivos digitales y analógicos (PSTN, ISDN PRI/BRI)



Los canales Los canales de comunicación (2)de comunicación (2)

Cada tipo de tecnología (del canal) se configura en un fichero de configuración específico (sip.conf, iax.conf, zapata.conf, etc)



Define las reglas para las extensiones Define las reglas para las extensiones (crea tu plan de marcado)(crea tu plan de marcado)

Todas las llamadas tanto entrantes como salientes usan los canales que has definido anteriormente

Las reglas de marcado indican como interactúan los canales



Define las reglas para las extensiones Define las reglas para las extensiones (crea tu plan de marcado)(crea tu plan de marcado)

Este aspecto “inteligente” de encaminamiento entre llamadas se hace en el fichero de extensiones (extensions.conf)

El fichero de extensiones se conoce como el plan de marcación o dial plan



Asterisk sigue Asterisk sigue la misma lógica de la operador-ala misma lógica de la operador-a

Para realizar una llamada (a través de dos canales de comunicación)Se contacta con el operador (la PBX)Se indica la persona que queremos contactar El operador realizar la conexión dependiendo del tipo de línea (fichero extensions.conf)



PARTE 3 – Caso realPARTE 3 – Caso real



Ejemplo de implementación

Fantsuam Foundation Wireless ISP,Kafanchan, Nigeria

VoIP como modelo de negocio



Kafanchan, NigeriaKafanchan, Nigeria

ColegiosONGsSector saludSector religiosoSector privadoIndividuales



Kafanchan, NigeriaKafanchan, Nigeria



Network BackboneNetwork Backbone



Sectores en servicioSectores en servicio



Topología de redTopología de red



Inclusión de VoIP en el NOCInclusión de VoIP en el NOC



Equipos en el hub inalámbricoEquipos en el hub inalámbrico



Equipo cliente + VoIP ATAEquipo cliente + VoIP ATA



ConclusionesConclusionesLa convergencia de la telefonía es imparable. El futuro se mueve hacia una red IP integradaLos estándares abiertos, la Internet y el FOSS (Asterisk) nos permite la implementación de redes VoIPLas regiones en desarrollo tienen que enfrentarse a retos locales muy concretos: acceso a ancho de banda, energía y una infraestructura de red adecuada.



http://voip4d.it46.se


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