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2008 Escuela de Informtica y Telecomunicaciones, DuocUC

Escuela deInformtica y Telecomunicaciones

Clase 7: Protocolos de sealizacion para ToIP y QoS 1PAQUETES DE VOZ Y REDES DE DATOS

Sistemas Telefnicos

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Escuela de Informtica y Telecomunicaciones

Objetivos

Protocolos de Sealizacin

Estndar H.323

Componentes H.323

Sealizacin H.323

Aplicaciones: Videoconferencia

Servicios Suplementarios

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Protocolos de Sealizacin

El elemento ms importante en el mbito de la telefona IP son losprotocolos de sealizacin

Estos realizan una funcin similar a los protocolos de sealizacin de latelefona tradicional (como es el SS7), pero en forma ms simple (y fcil deimplementar), y con una orientacin mucho mayor a redes de paquete.

El objetivo esencial de los protocolos de sealizacin, es permitir que dosterminales con capacidades de Voz (y video) puedan establecer unacomunicacin, a nivel global

Para ello muchas veces es necesario de algunos elementos auxiliares, quedefinen la infraestructura de Telefona IP que un operador debiera desplegar

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Telefona IP: Protocolos

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Definiendo el Protocolo de VoIP

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Estndar H.323 (1996)

Protocolo desarrollado por el ITU-T para multimedia sobre redes deconmutacin de paquetes IP

Aplicable a cualquier red de conmutacin de paquetes, independiente delmedio fsico

Sobre redes no orientadas a la conexin

Es una parte de un gran conjunto de protocolos de video conferencia quepueden ser implementados sobre diferentes medios fsicos

Arquitectura muy completa:

Tipos y caractersticas de los equipos

Servicios que soportaProtocolos en el plano de usuario

Protocolos en el plano de control

Define una serie de elementos y protocolos que permiten la transmisin

multimedia (voz, video, chat, compartir archivos, etc).No garantiza Calidad de Servicio (QoS)

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Estndar H.323 (2)

Necesita de mltiples elementos para dar una solucin completa

Gatekeepers

MCUs

Gateways

Estndar consolidado ampliamente utilizados en mercado:

Numerosos equipos

Numerosas aplicaciones

Es un estndar que contina evolucionandoH.323 v1aprobado por ITU en Oct. 1996

H.323 v2 - aprobado por ITU en Feb. 1998

H.323 v31999

H.323 v42000

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Stack de Protocolos H.323

H.323

IP

UDP

RTP

RTCP

TCP/UDP TCP UDPUDP TCP

Audio

Codecs

G.711

G.723.1

G.729

..

Video

Codecs

H.261

H.263

H.264

..V.150 T.120

TCP/UDP

T.38

H.225.0

Call

Signaling

H.245H.225.0

RAS

Terminal Control and ManagementData

ApplicationsMedia Control

Multimedia Applications, User Interface

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H.323: Stack de Protocolos

H.245

ontrolH.225.0 Q.931

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Nivel de Aplicacin

Cdecs de voz (G.7xx)

Cdecs de vdeo (H.26x)

Aplicaciones de datos (T.12x)

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Recomendaciones ITU-T Serie T

T.120

Protocolos para transferencia de datos multimedia en aplicaciones multipunto.

T.121

Patrn General de Aplicaciones

T.122

Servicio de Comunicacin Multipunto para conferencias Audiovisuales yAudiogrficas

T.124

Control de conferencia para terminales Audio Visuales y Audio Grficos

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Nivel de Transporte

Transporte de audio, video o datos: RTP, RTCP y T.12x

Servicios suplementarios: H.450.x

Estndar de seguridad para autentificacin: H.235 y sealizacin: H.225.0 y H.245

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Transporte: Sealizacin H.225.0

Recomendacin H.225.0

Procedimientos de control de llamada y stup de llamada

RAS (Registration / Admission / Status)

Protocolo para la comunicacin con el Gatekeeper

TerminalesGatekeeper

El canal RAS se abre antes de establecer la conexin entre terminales.

Se transporta con tramas UDP

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Nivel de Transporte: Sealizacin

Recomendacin H.225.0

Procedimientos de control de llamada y stup de llamada

Soporte de servicios suplementarios

Sealizacin entre terminales directamente o a travs del Gatekeeper

Canal para el intercambio de informacin (TerminalesTerminal)

Se transporta con tramas TCP

Q.931

Para el establecimiento de la llamada y sealizacin

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Nivel de Transporte: Sealizacin

H.245

Gobierna la comunicacin multimedia

Negocia las caractersticas de los canales lgicos en una sesin y sus prestaciones

Gestin de informacin (como se codifica)

Intercambio de datos (Audio y video)

BW para la comunicacin pto. a pto. y multipunto

TerminalesTerminal

Se transporta con tramas TCP

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Sealizacin

H.245: Provee sealizacin de control usada para intercambiar mensajesentre los terminales involucrados en la conversacin. Estos mensajes decontrol llevan informacin relacionada a lo siguiente:

Intercambio de las capacidades (El terminal soporta solo voz o video o datos)

Definicin de los puertos UDP donde se enviar la informacin de tiempo real

Mensajes de control de Flujo

H.225: La funcin principal de este protocolo es establecer y terminar lassesiones de H323. Es el encargado de la inicializacin de las llamadas(call-setup) y la finalizacin de las mismas (Tear-Down)

Este protocolo se basa en empaquetar mensajes de Q.931 en tramas IP

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Componentes H.323

Terminal (Telfono, PC, etc.)

Gatekeeper (Admisin & Control)

Gateway (IP a TDM)

MCU (Conferencia & Puente)

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Terminal

Es el equipo que utiliza el usuario para comunicarse

Los terminales pueden llamar y ser llamados

punto terminal de la LANs que puede realizar una comunicacin con otroterminal, gateway o MCU que consiste en flujo de datos de control, audio, vdeoo aplicaciones

Red IP

Sistema de

sobremesa

Telfono IP

Sistema de

grupo o sala

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Arquitectura terminal H.323

Equipo e/s

de vdeo

Equipo e/s

de audio

Datos usuario

Aplicaciones

T.120, etc.

Interfaz de

usuario paracontrol

del sistema

Codec Video

H.261, H.263

Control H.245

H.225.0 Controlllamada

RAS

MUX

DEMUX

H.225

UDP

TCP

RTP

RTCP

IP

UDP

Control del sistema

Codec Audio

G.711, G.722,

G.723, G.728,

G.729

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Gatekeeper (1)

Es el responsable de registrar cada componente del sistema H.323(Terminales, Gateways y Proxy's)

La funcin principal del Gatekeeper es proveer resolucin de direccionesE.164 a direcciones IP, esto permite que los terminales H.323 seanalcanzados utilizando una direccin E.164 (nmero telefnico) en lugar de

las direcciones IP de cada uno de los componentes de la red de videoconferencia

Contiene el plan de numeracin

Cada terminal que se registra con el gatekeeper anuncia sus direccionesE.164 y sus direcciones IP, de esta manera si otro terminal quierealcanzar este numero telefnico, primero debe preguntar al gatekeeper

cal es la direccin IP del dispositivo que queremos llamar

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Gatekeeper (2)

Gestin y control de los recursos de la red

Evitar que se produzcan situaciones de saturacin de la misma.

Control de acceso (control de admisin)

Si determina que no hay recursos en la WAN (muchas llamadassimultneas), le informa al Servidor de llamadas para que reenrute lasllamadas por la PSTN

Administracin del ancho de banda: Manejo de BW, fijando el mximo deconferencias sobre la red

Opcionalmente puede aceptar o rechazar la llamada en base aautorizacin de usuario

Entre otras cosas, proporciona seguridad en la red (impidiendo el uso sin

autorizacin), tablas de configuracin de rutas, autenticacin y facturacin

Su funcin es la de preservar la integridad de la red

Es un elemento opcional en la red, pero cuando est presente, todos losdems elementos que contacten dicha red deben registrarse con el

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Funciones del Gatekeeper

Obligatorias:

Traduccin de direcciones IP a E.164 o userid (alias)

Control de Admisin: en funcin de los recursos disponibles (ancho de banda,etc.)

Control de ancho de banda: asigna ancho de banda en funcin de la aplicacinsegn criterios acordados previamente. Permite establecer polticas de QoS.

Opcionales

Sealizacin de control: el gatekeeper puede efectuar la sealizacin dellamada

Autorizacin de llamada: acepta o rechaza la llamada en base a autorizacindel usuario

Gestin de ancho de banda: limita el nmero de usuarios simultneos enfuncin del ancho de banda disponible.

Gestin de llamada: mantiene una lista de llamadas activas

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Gateway

Realiza la traduccin de la sealizacin, de las codificaciones de audio yvdeo y de los protocolos de transmisin entre las diferentes redes

Interoperabilidad entre audio/vdeo y estndares de red

p.e. interconecta redes diferentes: H.320 (ISDN) e IP (H.323)

Conversin de protocolo

Formatos de transmisin (H.225 a H.221)Procedimientos de comunicacin (H.245 a H.242)

Opcionalmente

Transcodificacin (conversin de formatos audio/video)

H.263@384 Kb/s ---> H.261@128 Kb/s

Permite la interoperabilidad de Arquitecturas

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Arquitectura Gateway H.320 - H.323

IP ISDNH.

3

2

3

H.

3

2

0

Datos T.120

Audio

Video

Control de

llamada

H.245H.225

H.242H.221

Control

Mux

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Multipoint Control Unit (MCU)

Unidad de control multipunto

Permite conferencias entre tres o ms puntos

Se encarga de la centralizacin del flujo informativo en una conferenciamulticast

Replica un flujo de audio/video para cada participante permitiendo la

multiconferencia

Caractersticas

Activacin por voz

Presencia contnua

Control de la conferencia

Entrada y salida

Asignacin/ubicacin de recursos

Sentido de la llamada

Transcodificacin (conversin de formatos audio/video)

H.263@384 Kb/s ---> H.261@128 Kb/s

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Arquitectura de MCU H.323

Controlador Multipunto

Procesador Multipunto





Aceptacin

Peticin deconferencia

Flujos de audio/video

hacia/desde los

participantes

Control de la Conferencia

Entrada/salida

Asignacin/ubicacin de

recursos

Sentido de la llamada

Proceso de Medios

Mezcla de audio

Seleccin de

participantes activos

Generacin de imagen

de vdeo

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Arquitectura de MCU H.323

Presencia continua

Activacin por voz

Control de imagen

de vdeo

Mezcladordeau

dio

Mezclador de audio

T.120

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Sealizacin H.323

GK

Peticin de admisin

Confirmacin de admisin RAS

Inicio

ConexinH.225

(Q.931)

Intercambio de capacidades

Apertura de canal lgico

ACK de apertura de canal lgico

H.245

Flujo RTP

Flujo RTP

Flujo RTCP

Medio

Gatekeeper

Terminal H.323

Terminal H.323

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Red IP ISDN

Gateway

147.156.2.15

147.156.2.69 963171500

963972386

BRI

PRI

GW 147.156.2.69

Llamar a 963972386

ADSL

GW

Gateway H.320 - H.323

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Red IP GW ISDN

147.156.2.15

147.156.2.69

Gatekeeper158.42.5.96

963171500

963972386

BRI

PRI

Usuario IP Ext.

Llamar a

963171500 A. 60

GK: 158.42.5.96

Usuario: Alicia

Nmero de tel.: 60

Alicia 147.156.2.15 60

Anexo 60?

60 = 147.156.2.15

GK

ADSL

Gateway/Gatekeeper, llamada entrante

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Gateway/Gatekeeper, llamada entrante

Para poder resolver el problema de la comunicacin en sentido inverso esprecio incorporar en la Red IP, un Gatekeeper. El Gatekeeper se ocupade registrar a cada nuevo usuario que aparezca en la Red IP y asignarleuna direccin en el espacio de direcciones E.164, para que pueda serllamado desde la ISDN

Existen varias formas de asignar direcciones E.164 a terminales H.323,siendo la ms universal la asignacin de nmeros de extensin. En estecaso cada terminal tiene asignado y configurado un nmero de extensin.Cuando el usuario inicia en su PC el software H.323 este enva unmensaje de registro al Gatekeeper, con lo cual ste lo incorpora en su

tabla. A partir de ese momento el terminal H.323 puede recibir llamadasde la ISDN

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Red IP ISDN

147.156.2.15

Gatekeeper

158.42.5.96

963972386

BRI

PRI

Usuario IP Ext.

GK: 158.42.5.96

Usuario: Alicia

Nmero de tel.: 60

Alicia 147.156.2.15 60

Llamar al 963972386

Usar GW 147.156.2.69

GK

ADSL

Registro

147.156.2.69 963171500

GW

Gateway/Gatekeeper, llamada saliente

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Gateway/Gatekeeper, llamada saliente

Cuando existe Gatekeeper en la red el usuario H.323 que desea llamar aun terminal H.320 realizar la solicitud al gatekeeper, el cual le indicar ladireccin del Gateway que debe utilizar. De este modo si el Gatekeepermantiene el control de varios Gateway puede asignar en cada caso aquelque se encuentre ms prximo al destinatario ISDN, reduciendo as elcosto de la llamada por la red telefnica conmutada.

El Gatekeeper decidir el Gateway a utilizar en funcin de la direccinE.164 de destino.

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Aplicaciones: Videoconferencia

Comunicacin interactiva por medio de audio, video y comparticin dedatos

Punto a punto

Punto a multipunto

Multipunto a multipunto

Requisitos/CaractersticasCompresin/descompresin en tiempo real

Retardo mximo 200-400 ms.

Movilidad reducida

Normalmente aceptable audio de calidad telefnica

Necesidad de sincronizar audio y vdeo

Necesidad de protocolo de sealizacin (servicio orientado a conexin)

Estndares

Los sistemas de videoconferencia han sido estandarizados por la ITU-T(International Telecommunications UnionTelecommunications sector) en los

estndares de la serie H (sistemas multimedia y audiovisuales)

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Internet ADSL10BASE-T

Flujo de audio-vdeo

14,4 - 512 Kb/s

Microsoft

Netmeeting,

Polycom

ViaVideo

Direccin IP: 147.156.1.20Direccin IP: 172.68.135.22

Sistema de

sobremesa

Polycom,

Tandberg

Videoconferencia H.323

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Pedro

147.156.1.20

5111

GK

Red IP

Luis147.156.3.12

5112

Laura147.156.4.15

5113

Ana

147.156.7.45

5114

Direccin IPAlias H.323Direccin E.164

(nmero telfono)

5111 Pedro 147.156.1.20

5112 Luis 147.156.3.12

5113 Laura 147.156.4.15

5114 Ana 147.156.7.45

Videoconferencia H.323: Gatekeeper

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Videoconferencia multipunto H.323

Red IP

Replica el flujo de audio/vdeo

para cada participante.

Posible cuello de botella

MCU

H.323

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Gatekeeper, Gateway y MCUs

Red IP GW ISDN

Gateway

Gatekeeper

BRI

3*BRI

PRI

MCU H.320 contranscodificacin

PRI

MCU H.323

GK MCU

MCU

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H.450 Supplementary Services

Adapted from PBX signaling

A few more services defined with each H.323 vers.

H.450.1 (1998) Call Signaling

H.450.2 (1998) Call Transfer

H.450.3 (1998) Call Forward

H.450.4 (1999) Call HoldH.450.5 (1999) Call Park and Pickup

H.450.6 (1999) Call Waiting

H.450.7 (1999) Message Waiting Indication (MWI)

H.450.8 (2000) Name Identification

H.450.9 (2000) Call Completion

H.450.10 (2001) Call Offer

H.450.11 (2001) Call Intrusion

H.450.12 (2001) Common Information Additional Network Services

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Terminal C Terminal B

Setup

Connect

User C waiting

User B releases call

with user A or places

user A on hold.

Alerting

callWaiting.invoke

User B is notified about

the incomming call fromuser C

C active with B

Ex. H.450.6 Call Waiting

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Enterprise

Gateway

IP Phone

Softphone

PSTN

PBX

Legacy

Phone

Users

Router

VoiceMail

Other

Locations

Virtual PBX

Application

Red H323 de Telefona IP

GK

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H.323

H323 tiene algunos inconvenientesNecesita procesadores concentrados que no se corresponden con telfonos

baratos. Por esta razn es el ms implementado en PCs y en Gateways entresistemas. Tambin proporciona un nivel de servicio inaceptable para muchosclientes de empresa

La nueva versin del estndar mejorar el nivel de facilidades (V3 est en fase

de definicin y proporciona puesta en espera de la llamada, retencin/capturade llamadas, llamada en espera, identificacin del nombre)

SIP es otro protocolo de procesamiento de llamadas VoIP

Desarrollado por IETF (Internet Engineering Task Force). Es un protocolo

Cliente/Servidor de poco pesoSencillo de implementar

Menos maduro que H323

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H.323 vs SIP

La ITU-T quiere normas sofisticadas mientras que la IETF ha definido unprotocolo adaptado al simple y verstil mundo de Internet

La ITU-T usa el estndar H.323 (Visual Telephone Systems and Equipment forLocal Areas Networks which Provide to Non-guaranteed Quality of Service)

La IETF propone el uso de SIP (Session Initiation Protocol)

La diferencia principal entre H.323 y SIP es en el control y sealizacin dela llamada que se realiza

En un futuro, SIP dominar el mercado (impulsado por redes inalmbricas

de 3G)

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Resumen

Los Protocolos de Sealizacin se dividen principalmente el losestndares asociados H.323 y SIP respectivamente

En el anlisis de H.323 se mencionan en detalle la normativa, loscomponente y la sealizacin H.323

Finalmente en el campo de las aplicaciones se destaca en H. 323 laVideoconferencia y Servicios Suplementarios

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