Protocolos en Telefonía ip



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  1. Protocolos en Telefonía IP

En esta experiencia se hará uso de un sniffer para estudiar los protocolos involucrados en la comunicación de voz sobre IP durante una llamada en curso.





    1. Objetivos

Una vez realizada la experiencia, el alumno será capaz de:




  • Diferenciar los principales estándares asociados al transporte de voz por una red IP.

  • Estudiar la estructura de un paquete de voz mediante un sniffer

  • Familiarizarse con los esquemas de compresión, al comparar los paquetes de voz utilizando distintos CODECS y variando sus principales parámetros.

  • Reconocer la influencia de efectos como supresión de silencios,

  • Identificar los distintos estándares y etapas en la comunicación de voz



    1. Introducción

El estándar H.323 sienta las bases de la transmisión de audio, video y datos a través de las redes IP, incluyendo Internet. Gracias a este estándar la mayoría de productos y aplicaciones multimedia de muchas compañías pueden actuar entre sí, permitiendo a los usuarios establecer cualquier tipo de comunicación sin necesidad de pensar en la compatibilidad de equipos.

H.323 también puede controlar llamadas, manejar datos multimedia e incluso puede llegar a gestionar el ancho de banda así como las interfaces entre las redes LAN y otro tipo de redes.
A finales de 1997 el VoIP forum del IMTC llegó a un acuerdo que permite la interoperabilidad de los distintos elementos que pueden integrarse en una red VoIP. Debido a la ya existencia del estándar H.323 del ITU-T, que cubría la mayor parte de las necesidades para la integración de la voz, se decidió que el H.323 fuera la base del VoIP. De este modo, el VoIP debe considerarse como una clarificación del H.323, de tal forma que en caso de conflicto, y a fin de evitar divergencias entre los estándares, se decidió que H.323 tendría prioridad sobre el VoIP. El VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes, fijando aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional. Estos elementos se refieren básicamente a los servicios de directorio y a la transmisión de señalización por tonos multifrecuencia (DTMF).

El VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación:


Direccionamiento:

  1. RAS (Registration, Admision and Status). Protocolo de comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través de el Gatekeeper.

  2. DNS (Domain Name Service). Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS.


Señalización:

  1. Q.931 Señalización inicial de llamada.




  1. H.225 Control de llamada: señalización, registro y admisión, y paquetización / sincronización del stream (flujo) de voz.

  2. H.245 Protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para streams de voz.


Compresión de voz:

  1. Requeridos: G.711 y G.723

  2. Opcionales: G.728, G.729 y G.722


Transmisión de voz:

UDP (User Datagram Protocol). La transmisión se realiza sobre paquetes UDP, pues aunque UDP no ofrece integridad en los datos, el aprovechamiento del ancho de banda es mayor que con TCP.

RTP (Real Time Protocol). Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción.
Control de la transmisión:

RTCP (Real Time Control Protocol). Se utiliza principalmente para detectar situaciones de



congestión de la red y tomar, en su caso, acciones correctoras.
T
abla 3.1 Pila de protocolos en VoIP

Estandarización G.700:
Los dos grupos de estándares basados en LPC y PCM/ADPCM, están normados por la ITU en su serie G.700 que se lista a continuación.


  • G.711: Codificación de voz en PCM a 64 kbps. En G.711, la codificación de voz ya se encuentra digitalizada, para poder ser transportada a través de una PSTN ó PBX.

  • G.723.1: Describe una técnica de compresión para ser utilizada en transmisiones de componentes de audio a una muy baja tasa de bits como parte del estándar H. 324. Este CODEC, tiene asociada solo dos tasas de bits: 5.3 y 6.3 kbps con muestreos de voz de 30 milisegundos. La tasa más alta, esta basada en tecnología MP-MLQ, que provee una mayor

calidad de sonido y la tasa más baja está basada en la tecnología CELP (code-exited linear-predective).

  • G.726: Describe la codificación en ADPCM a 40, 32, 24 y 16 kbps con muestreos de voz de 0.125 milisegundos. La codificación ADPCM puede intercambiar paquetes de voz entre redes PSTN y PBX, si la PBX esta configurada para ADPCM.

  • G.728: Utiliza un formato de compresión CELP, y requiere de un ancho de banda de solo 16 kbps, con un bajo retardo y variación de este.

  • G.729: Describe la compresión ACELP (adaptive CELP), en que la voz es codificada en 8 kbps y cada muestra corresponde a 10 milisegundos de voz. Hay dos variaciones de este estándar (el G.729 y el G729 Anexo A), ellos difieren principalmente solo en la complejidad de su estructura, y ambos proveen una calidad similar en ADPCM con 32 kbps.



El analizador de protocolos
Un sniffer es un programa que monitorea y analiza el tráfico de una red para detectar problemas o cuellos de botella. Su objetivo es mantener la eficiencia del tráfico de datos. Pero también puede ser usado ilegítimamente para capturar datos en una red.
Un analizador de protocolos es un sniffer al que se le ha añadido funcionalidad suficiente como para entender y traducir los protocolos que se están hablando en la red. Debe tener suficiente funcionalidad como para entender las tramas de nivel de enlace, y los paquetes que transporten.
Con frecuencia, y por comodidad, se usa indistintamente el término ‘sniffer’ para referirse al analizador de protocolos.
Durante la experiencia se hará uso del analizador de protocolos Agilent Advisor, el cual incorpora funcionalidad para análisis de paquetes de voz. Con este software se facilita el estudio de un paquete de voz y de los protocolos involucrados en el transporte de voz en tiempo real.
Para más información sobre el uso de este software, véanse los anexos relacionados.
La traza arrojada por el Innovaphone IP 400 también registra los protocolos involucrados en las distintas etapas de la comunicación, esto también servirá de apoyo durante la experiencia.
1.3 Descripción de la experiencia
En esta experiencia se armará un esquema similar al de la Figura 1.1. En el computador está instalado el analizador de protocolos Agilent Advisor.

Figura 1.1 Montaje en el laboratorio


Luego de armar este esquema, se ejecuta el sniffer mientras se realizan llamadas entre los teléfonos ISDN.
La experiencia incluye:

  • Identificar los protocolos involucrados en las distintas etapas de la comunicación.

  • Comparar los distintos CODECS del estándar G.700 analizando un paquete de voz y mensaje de texto. Comparar el ancho de bando ocupado en cada una de estas llamadas.

  • Observar el efecto en el ancho de banda al ocupara el modo supresión de silencios.

  • Visualizar algunos problemas comunes como Jitter y paquetes perdidos al cargar la red.

  • Visualizar los efectos de QoS (verificado en el IP 400) al cargar la red.


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