SIT3501_semana8

2008 Escuela de Informática y Telecomunicaciones, DuocUC

Escuela deInformática y Telecomunicaciones

Clase 8: Protocolos de señalizacion para ToIP y QoS 2

PAQUETES DE VOZ Y REDES DE DATOS

Sistemas Telefónicos

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Escuela de Informática y Telecomunicaciones

Objetivos Señalización en VoIP

Introducción a SIP

Arquitectura

Servicios y Componentes SIP

Ventajas

SIP v/s H.323



Señalización en VoIP Necesidad

–comunicación entre elementos que forman la red (Terminales, Call Procesor, Gateway, etc)

Funciones:

–Establecimiento de llamada

–Señales de progreso de llamada (ej: aviso al origen de timbre en destino)

–Control de acceso (identificación de terminales para facturación)

–Servicios suplementarios y de movilidad

No hay unidad de protocolos

–Variedad de escenarios

–Diferentes enfoques de los organismos de normalización (IETF e ITU-T)



Definiendo el Protocolo de VoIP



Introducción SIP

Protocolo desarrollado por el organismo regulador de la Internet (IETF), con el fin de comunicar cualquier tipo de aplicaciones que requieran establecer algún tipo de sesión entre ellas

–Protocolo de señalización para el establecimiento de sesiones sobre redes IP (sesiones multimedia)

•Telefonía, videoconferencia, mensajería instantánea, etc.

SIP (Session Initiation Protocol) esta basado en otro protocolo muy popular HTTP, y utiliza una mensajería muy simple de entender, ya que es basada en texto (tal como ocurren en el caso de la mensajería Web)

Características:

–Arquitectura genérica: Cliente/servidor

–Intercambio de mensajes de texto

Principal ventaja: menor complejidad



Aumenta el número de aplicaciones y productos:

–Teléfonos SIP, clientes de telefonía, mensajería instantánea...

–PC: servidores SIP, Gateway VoIP...

La idea básica es que cada terminal tenga una dirección que pueda ser alcanzable desde cualquier punto de la red, mediante mecanismos convencionales de Internet, como por ejemplo, usando una dirección IP, o un nombre de host, o incluso una dirección de e-mail

–De esta forma, y al igual que en el Web, los terminales toman contacto directamente con los terminales de destino

Soporte a la movilidad: Agentes de Presencia

Mecanismos de control de llamadas

Introducción: SIP (2)



Introducción: SIP (3) Trabaja con otros protocolos para permitir oportunidades en la creación

de servicios de alto valor agregado

Reusa muchos conceptos de estándares anteriores de Internet

–HTTP y SMTP

Basado en texto

–construcciones familiares a los programadores

Usa URLs para direccionar las entidades

SIP no provee servicios sino primitivas para implementar servicios

La primera meta de SIP es iniciar una Sesión

–La segunda meta es proporcionar una descripción de la sesión a la que el usuario está siendo invitado a asistir



Introducción: SIP (4) Al igual que en el caso de H.323, los terminales deben entender

completamente SIP

–pero al ser un protocolo mas simple (y basado en otro protocolo para el cual existen innumerables implementaciones), es mas fácil de implementar en los terminales

Una diferencia importante se produce en la infraestructura de Red

–A diferencia de H.323 o la telefonía tradicional, la mayor complejidad esta en los terminales, puesto que en SIP las funciones que realizan los SIP Proxy son (en principio) muy simples

–Lo anterior da cabida a una gran oferta de soluciones de red SIP, estándares, e incluso a plataformas de desarrollo de servicios, mucho más simples que las que se encuentran en telefonía tradicional



Historia de SIP El primer borrador apareció en Febrero de 1996 (SIPv1)

–el segundo en Diciembre de ese mismo año (SIP v2)

Febrero 1999: SIP se convierte en estándard, publicado como RFC 2543

Julio 2002: publicada una nueva versión: RFC3261 (reemplaza a la RFC 2543)

–RFC 3261: SIP, Session Initiation Protocol

–RFC 3262: Reliability of Provisional Response in Session Initiation Protocol

–RFC 3263: Session Initiation Protocol (SIP): Location SIP Servers

–RFC 3264: An Offer/Answer Model with Session Description Protocol (SDP)

–RFC 3265: Session Initiation Protocol (SIP)-Specific Event Notification



SIP y la pila de Protocolos Multimedia

INTEGRATED SERVICES FORWARDING

IP and IP MULTICAST NETWORK LAYER

CONFERENCE MANAGEMENT APPLICATIONS

MEDIA AGENTS

CONFERENCE SETUP AND DISCOVERY

CONFERENCE CONTROL AUDIO/VIDEO SHARED

APPLICATIONS

RSVPSMTPHTTPSIPSAP

SDPDISTRIBUTED

CONTROLRTP/ RTCP

RELIABLE MULTICAST

UDPUDP TCP



Protocolo de Descripción de Sesión (SDP) Estándar de Internet del grupo de trabajo MMUSIC del IETF

–Especificado en la RFC2327 (Abril 1998)

–Norma que describe el formato de los mensajes en una sesión multimedia: nombre de la sesión, motivo, instante de inicio y final, tipo de medios involucrado, códecs a emplear, direcciones IP y puertos UDP para el flujo RTP,…

–Se negocian las características de una sesión concreta entre extremos heterogéneos: intercambio de mensajes SDP

–Uso de SDP no es exclusivo del protocolo SIP. Se utiliza en otros ámbitos (ej: protocolo MEGACO/H.248)



Protocolo de Descripción de Sesión (SDP) La arquitectura SIP usa el Protocolo para Descripción de Sesión (SDP).

SDP fue una herramienta inicial para la conferencia en multidifusión de IP desarrollada para describir sesiones de audio, video y multimedia. De hecho, cualquier tipo MIME (Extensión Multipropósito de Correo en Internet) se puede describir, similar a la facultad de correo electrónico para interpretar todos los tipos de archivos adjuntos en un mensaje. La descripción de sesión se puede usar para negociar los tipos de medios compatibles



Arquitectura SIP Modelo cliente-servidor:

–Cliente: envía una petición

•Teléfono SIP o gateway origen

–Servidor: responde

•Teléfono SIP o gateway destino

–Transacción: petición + [respuesta(s) provisional(es)] + respuesta final

Cliente Servidor

Petición

Respuesta



Componentes de la Arquitectura SIP

División funcional no física

Agentes de usuario

–sistemas finales capaces de iniciar o terminar una sesión

–UAC: Agente de usuario cliente

–UAS: Agente de usuario servidor

•Ej: Terminal SIP (PC o teléfono) UAC + UAS

•Contestador: UAS

Servidores:

–Sistemas intermedios que facilitan el encaminamiento

–Opcionales

•Servidor Proxy

•Servidor de Registro

•Servidor de Redirección

•Servidor de Localización



Agente de Usuario SIP El Agente de Usuario es el software SIP en el punto terminal o estación

terminal. Funciona como un cliente cuando hace las peticiones de inicio de sesión, y también actúa como un servidor cuando responde a las peticiones de sesión. Por tanto, la arquitectura básica es de naturaleza cliente/servidor. El Agente de Usuario es “inteligente”, en el sentido que almacena y administra el estado de la llamada. El Agente de Usuario establece las llamadas usando una dirección parecida a las de correo electrónico, o un número telefónico (E.164)

–Por ejemplo: SIP:[email protected]. Esto hace que los URL de SIP sean fáciles de asociar con la dirección de correo electrónico del usuario. Los Agentes de Usuario pueden aceptar y recibir llamadas de otros Agentes de Usuario son componentes adicionales SIP. Los siguientes elementos dan funcionalidades y niveles de administración extra al esquema SIP.



Servidores Network Servers (diff. types may be co-located)

–Servidor Proxy

•Decide el salto siguiente y remite la petición, retransmite el call signaling, funciona de una manera transaccional, no ahorra ningún estado de la sesión

•En algunos casos (como debiera ser el de un proveedor de servicio), se configura que los terminales SIP utilicen un SIP Proxy, que al igual que en el Web, es un elemento de red, que se encarga de contactar a servidores de destino, en forma centralizada

•En el caso de un operador de servicio (o incluso una empresa), esto es importante para ejercer control sobre las llamadas

–Redirect

•Sends address of next hop back to client, redirects callers to other servers

•Envía la dirección del salto siguiente de nuevo al cliente

•Dirige los llamadores a los otros servidores

–Registrar: Accepts REGISTER requests from clients, maintains users’ whereabouts at a location server



Servidor SIP Servidor Proxy SIP

–Un tipo de servidor intermedio SIP es el Servidor Proxy SIP. Los Servidores Proxy reenvían peticiones desde el Agente de Usuario hacia el siguiente Servidor SIP, y retienen la información por cuestiones de contabilidad o facturación. Adicionalmente, el Servidor Proxy SIP puede operar en forma constante (como un circuito) o dependiente de la conexión (vía TCP). El Servidor constante SIP puede dirigir las llamadas entrantes hacia diversas extensiones que están activas a la vez y la primera en responder tomará la llamada. Esta capacidad significa que se puede especificar el teléfono SIP en el escritorio, el teléfono móvil SIP y la aplicación de videoconferencia en casa de tipo SIP y todos esos aparatos “sonarían” cuando llegue una llamada que está tratando de localizar al usuario, de tal forma que al contestar en cualquiera de esos medios se inicia la conversación y los otros dispositivos dejan de sonar. Los Servidores Proxy SIP pueden usar varios métodos para intentar resolver la dirección destino solicitada, incluyendo búsquedas en el DNS, en bases de datos o relevando la labor hacia el siguiente Servidor Proxy



Servidor SIP Servidor de Redireccionamiento SIP

–Un segundo tipo de servidor intermedio SIP es el Servidor de Redireccionamiento. El papel de estos servidores es responder a la resolución de nombres y la ubicación del usuario. El Servidor de Redireccionamiento responde a las peticiones de los Agentes de Usuario proporcionando la información acerca de la dirección del servidor requerido, de tal forma que el cliente puede contactar la dirección puntualmente

Registro SIP

–El Registro SIP da un servicio de información de ubicación; recibe información del Agente de Usuario y la almacena para proporcionarla a otros Agentes de Usuario



Arquitectura básica de una red SIP, compuesta por terminales SIP y SIP Proxies



Control de llamadas

1 El usuario se registra ante el proxy

2 Le indica al proxy el destino

3 El proxy busca el servidor destino (DNS)

4 Servidor destino contacta con destinatario

5 Negociación de los parámetros de sesión extremo a extremo



Ejemplo Operación

User Agent Client(Caller)

User Agent Server(Callee)

Proxy ServerProxy Server

Proxy Server

Redirect Server

Location Server

SIP Request

SIP Response

RTP Media Stream



Arquitectura SIP



Modelo Transaccional El mecanismo de operación es bastante más simple, puesto que se usan

requerimientos SIP muy simples, que no requieren gran complejidad en los terminales

Básicamente, cuando un terminal desea realizar un llamado envía un SIP INVITE a otro terminal, y éste responde con un SIP ACK

–Hay otros mensajes, pero esta es una descripción simplificada

Mensajes SIP

–Peticiones

–Respuestas



Mensajes SIP: Peticiones PETICIONES de la versión inicial:

–REGISTER: registro de la localización actual de un usuario•para registrarse ante el proxy

–INVITE: invitación del llamante•re-invite: negociación de la sesión

–OPTIONS: consulta a un agente de usuario sus capacidades•testea si un terminal soporta los parametros de sesión

–ACK: fin de establecimiento (respuesta del llamante a la aceptación del llamado)

–CANCEL: cancela petición en curso

–BYE: Abandono de un participante en una sesión múltiple

NORMA GENERAL: Excepto ACK todas las peticiones necesitan respuesta



Mensajes SIP: Respuestas

RESPUESTAS: códigos numéricos

PROVISIONALES: (no terminan la transacción)–1XX (Informativas): petición procesada pero no completa (trying, ringing,

forarded, queued...)

FINALES: (terminan la transacción)

–2XX (Éxito): petición completada con éxito en el extremo remoto, 200

=“OK”

–3XX (Redirección): llamante debe redirigir su petición hacia otra

ubicación; “moved temporarily”, “moved permanently”, ...

–4XX (Fallo de petición): la petición recibida no puede cursarse. Se sugiere

modificación y reintento; ”bad request”, “timeout”, “busy here”, “user not

found”...

–5XX (Error del servidor): al procesar la información. Se sugiere reintentar; “not implemented”, “version not supported”, ...

–6XX (Fallo global): petición no puede ser cursada. Sin reintento; “busy

everywhere”, “user does not exist anywhere, session not acceptable, ...)



Llamante Llamado

INVITE

180: Ringing

200: OK

ACK

SESIÓN

BYE

200: OK

Red IP

Ejemplo de Llamada



Ejemplo de Llamada (2)



Servicios SIP (1) 16 funcionalidades telefónicas estandar

Cierto tipo de “reenvío de llamada” permite a los usuarios especificar donde están y las llamadas entrantes serán reenviadas ahí o se puede elegir el reenvío hacia el “correo de voz” o cualquier máquina contestadora

Los participantes en una llamada pueden controlar el enlace; esto permite que uno o más personas decidan incluir a otro individuo o cancelar una conexión en la llamada

Posibilidad de responder a una llamada con un tipo de medio distinto; esto facilita, por ejemplo, que una secuencia de voz entrante sea respondida con una página Web



Servicios SIP (2) Información de “Presencia”

–El Agente de Usuario puede emplearse para indicar dónde está presente el usuario (disponible para tomar la llamada) o ausente (no disponible para tomar la llamada)

Videoconferencia y Teleconferencia.

Mensajería Instantánea (localización de usuarios)

Servicios Web

–(propuesta de SOAP sobre SIP, HTTP no define conexión)

Internet Telephony

–Well-Recognized IP Telephony System



Servicios SIP (3)

Instant Messaging

–Exchange of Content between Participants in Real-time

Click-to-Call from an Electronic Document

–‘SIP como una etiqueta’ Contained in Document

Transport of MIME in SIP Signaling

–Reference to Web/WAP Pages, mail, pictures

Interactive Games with SIP Signaling



SIP para Instant Messaging Integration of Messaging, Presence, and Session-oriented Communication

RFC 3428 --- SIP Extension for Instant Messaging

–SIP MESSAGE Method --- Pager-mode IM

•For small IM Exchange

•Carry IM on Signaling Channel --- Big Overhead

Pager-mode vs. Session mode Instant Messaging

–Pager-mode --- Each message is independent of any other message

–Session-mode --- IMs are associated with a media session established by SIP INVITE method

Message Session Relay Protocol (MSRP) --- IETF Draft

–Support Session-mode IM between Endpoints



Presence, Instant Messaging and Voice



Current Cisco SIP Product Portfolio

Cisco 7940 & 7960 IP Phones

2-port FXS GatewayCisco ATA 186

Cisco PIX Firewall

Cisco SIP Proxy Server

Cisco Voice Gateways

Cisco Softswitch BTS-10200

Cisco Unity



SIP IP-PBXs Ejemplos Comerciales

–3Com VCX 7000

–Siemens HiPath 8000

–Cisco Call Manager 5.0

–Mitel 3300

–Nortel MCS 5100

–Avaya Converged Communications Server

Open Source

–Pingtel SIPxchange

–SIPfoundry sipX

–Asterisk



Multiple independent devices



Ventajas de SIP (I) Basado en IP

–Simplifica al no buscar compatibilidad

Sencillo y manejable

–Basado en el mismo modelo transaccional de HTTP

Fácil de codificar, procesar y depurar

–Codificado en texto ASCII

–Conjunto de mensajes reducido

Extensible y escalable

–Basado en la arquitectura cliente/servidor

Proporciona servicios de valor agregado a nivel de aplicación

–Movilidad (a nivel de aplicación)

–Notificaciones

–Presencia

–Control de llamada

–Mensajería instantánea



Ventajas de SIP: Rich Call with SIP Before the Call

–Dynamic Phone Book

–Click-to-Talk

During Call Establishment–Sending a Rich Clip, which Can be

•A Picture with Call Subject, or

•Special Ringing Tone

During the Call–Document Sharing

–Information Push

During Session Tear-Down–(same as Call Establishment)

After the Call–Be Able to Send Instant Message



SIP para IP Convergence In 3G and NGN, the Focus Shift towards to All-IP Paradigm

–IP Transport, IP Mobility and VoIP (e.g. SIP) Protocol

SIP Has Been Adopted by 3GPP for Session Signaling

SIP Telephony System Has Been Well Accepted

With SIP, Service Creation is Fast and Easy

–IP Protocols vs. Telecom Protocol, like IN

–Be able to Integrate Most IP-based Services

Service Mobility and Personal Reachability

–By SIP and IPv6 Mobility



H.323 especifica servicios, SIP primitivas

H.323 engloba un conjunto amplio de protocolos de implementación obligatoria

Negociación de capacidades más completa y compleja en H.323

SIP integrado en infraestructura web

SIP tiene mejores mecanismos de detección de errores de configuración de red

Inicio de llamadas más rápido con SIP

SIP vs H.323 (I)



Diferencias técnicas :

SIP vs H.323 (2)



Resumen En la historia de la señalización en VoIP cabe destacar a un promisorio

protocolo que en 10 años de uso se ha convertido en una leyenda

Estas laminas han servido como una introducción a SIP, su Arquitectura, sus Servicios y Componentes

Su sencillez a la hora de gestionar peticiones de llamados como mensajes revela una infinidad de ventajas, especialmente cuando se hace una comparativa entre SIP v/s H.323

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