Implementación de una Red Inalámbrica con el Servicio de VoIP en zonas Rurales

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INICTEL

“

Implementación de una Red

Inalámbrica con el Servicio de VoIP en

zonas Rurales

”

Lima, 12 de Junio del 2006

Ing. Ronald Paucar C.

[email protected]

Ing. Marco A. Carhuas C.

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Temario

• Objetivos

• Antecedentes

• Solución Inalámbrica

– Diferencias entre BWA (TDD) y 802.11 (FDD)

– Que es Canopy

– Características del Sistema Canopy

– Caso Real : Sistema Inalámbrico en Puno : Proyecto

Telecentros Rurales

• Sistema de VoIP en Software Libre

– Asterisk y la Telefonía de VoIP

– Caso real: Implementación de VoIP con Asterisk

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Objetivos

Brindar conectividad a Internet y servicios

de VoIP a localidades de zonas rurales.

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Antecendentes

– Escenario de trabajo: Provincia de Melgar

-Distritos de Ayaviri, Umachiri, Llalli, Cupi y

Huamanruro

– Cada distrito separado a una distancia

aproximadamente de <7 a 20> Km

– Inexistente servicio de Internet.

– Deficiente servicio de telefonía pùblica (VSAT )

– Geografía adecuada para implementar

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Solución inalámbrica

• WIFI (FDD): sistema de tipo Spread Spectrum 802.11x,

cuya Transmisión de Duplexación es por División de

frecuencia o FDD, las cuales fueron creadas

inicialmente

sólo

para

propósitos

de

Redes

inalámbricas LAN, pero que actualmente lo utilizan

en redes inalámbricas WAN Punto a Punto o Punto

Multipunto.

• BWA (TDD): tecnología digital emergente con un

nuevo modo de propagación, llamado Duplexación

por División en el tiempo (TDD), en la cual tanto la

transmisión como la recepción, viajan por el mismo

canal, pero en diferentes Intervalos de tiempo.

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Diferencias entre BWA ( TDD ) y 802.11 ( FDD )

DESCRIPCIÓN – CARACTERÍSTICAS TECNICAS

TECNOLOGÍA TDD BWA (Broadband wireless Access)

RADIOS SPREAD SPECTRUM FDD (WIFI)

- Distancias Grandes distancias, con mejor compensación a Multipath,

incluye corrección de errores Distrancias Medias, pero sacrificando velocidad y confiabilidad - Soporte de Voz y video Priorización de paquetes de menor delay para VoIP y Video No

- Método de acceso TDD FDD

- Aplicación Enlaces Rurales LAN

- Relación C/I (resistencia Interferencias) 2dB 20dB - Velocidad dependiendo del enlace Fija Variable - Seguridad 3DES (con cambio de código C/ 24 horas) y propietaria (en

caso de Multipath 48 portadoras simultaneas) WEP 128 – poco seguro, algunos AES

- Delay 3 a 5ms 15ms

- Cant. Max. de radios a usarse en la misma torre Más de 8 con canal de sincronización Máximo 3 canales no overlapping en 2.4GHz - Tráfico del Ancho de Banda Flexible Fijo

- Alineamiento por tonos Si No

- Alineamiento por Leds y RSSI Si No

- Alineamiento por Web Si SI

- Distancias máximas 54Km, sin perdida de velocidad 25Km con perdida de velocidad efectiva - Inmunidad a Interferencias Gran inmunidad (10 veces más inmune a FDD) Típico FDD

- Gestión Avanzada Simple

- Medición de taza de error Si No

- Análisis de frecuencias via Software SI NO

- Velocidad por tecnología: 10Mbps (Real 7.5Mbps constante) 802.11b:11Mbps (Max. 4.8Mbps variable) *

- Velocidad por tecnología: 20Mbps (real 14Mbps constante) 802.11g 54Mbps (Max. 24Mbps variable a menos)*

- Velocidad por tecnología: 45Mbps (real 33Mbps constante) 802.11g 54Mbps (Max. 24Mbps variable a menos)*

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Que es Canopy ?

• Servicios de banda ancha

inalámbrica de alto desempeño para

usuarios residenciales, comerciales y

empresariales.

• Los atributos específicos del sistema

Canopy incluyen:

– Sistema Línea de Visión (LOS) (900 MHz, 2,4 GHz, 5,2 GHz, 5,4 GHz, 5,7 GHz)

– Sin línea de visión (NLOS) (900 MHz; 5,7 GHz 45 Mbps de Backhaul)

– Fijo, Nómade

– Switch de Capa 2

– Múltiples opciones de frecuencia, frecuentemente en el espectro no licenciado (varía según el país)

• Capacidad y desempeño del sistema

consistentes. Sin degradación con la

distancia ni con la cantidad de

Módulos de Suscriptor activos.

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Características del Sistema Canopy

Desempeño

• Tasas de canal: 10 Mbps ; 20 Mbps(BH @ 2.4 GHzó5.7GHz) ;

45Mbps (BH @ 2.4 GHzó5.7GHz) NLOS

• Banda de frecuencia no licenciada 2.4GHz, 5.7GHz.

• Topologias : Punto-a-punto ; Punto-multipunto

Radio

• 2.4Ghz & 5.7 GHz

•Canales de 20 MHz

•transmite bajo 1W EIRP

•Antenas direccionales internas (60o) para Multipunto

•Interfaz Ethernet interna (10/100baseT)

Rango

•Antena Patch(interna)–5 Km.

•Antena Patch& reflector–15 Km.

•2 reflectores–50 Km

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Características del Sistema

Cannopy

•Herramientas de Gestión

Avanzadas

•Analizador de Espectro,

para la mejor selección de

frec. libre de interferencias

•Medidor de taza de error

(BER) en Históricos y

Testrápidos.

•Indicación de nivel de RSSI

Con su equivalente en dB

.

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Beneficios

• Costo accesible:

 Opera en la banda no licenciada de 900MHz, 2.4GHz ó 5.7GHz  Inversión única de capital (MTBF de 40 años de capital y MTTR

de 15 minutos)

• Fácil para instalar y Operar:

 Diseño sencillo de la red con múltiples herramientas de gestión  Recursos de control y diagnóstico accesibles por interfaz de

web

 No requiere cableado coaxial (usa UTP con arrestor de protección)

• Flexible:

 Toca las necesidades de distintos tipos de clientes, como WISP, Instituciones y corporaciones

• Escalable:

 Cambios de necesidades (de 10Mbps, 20Mbps y 45Mbps)  Incremento del área geográfica (Modo Multipunto)

 Incremento de Radios (subscriber) sin Cambiar Base  Incremento de tráfico (Traffic shaping)

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Componentes de una Red Punto a Punto

• Los links básicos punto a punto consisten de un

Backhaul Master y Backhaul Slave.

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Solución Inalámbrica

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Caso Real :

Solución inalámbrica

Huamanruro Router ESTACION CENTRAL CENTRO DE GESTION DE RED Umachiri Repetidor Cerro Qaqasi Llalli Modem ADSL Nodo Central Ispanet ( Ayaviri ) 220 VAC PoE PC PC PC PC PC 220 VAC PoE PC PC PC PC PC 220 VAC PoE PC PC PC PC PC PoE PC PC PC Cupi UPS UPS Servidor Proxy INTERNET 2 Mbps Servidor de Contenidos Servidor de Video 5.7Ghz 15.12 Km 192.168.10.6 H= 14m 192.168.10.10 H=14m 5.7 GHz 0.68 Km 2.4Ghz 18.13 Km 192.168.10.7 H= 29m 2.4Ghz 16.21 Km 192.168.10.9 H=12m 192.168.10.3 H=6m 192.168.10.2 H=24 m 192.168.10.1 H=30m 192.168.10.8 H=14m Slave 192.168.10.4 H=14m 2.4Ghz 13.4 Km 192.168.10.5 H= 19m Master Slave Slave Slave Slave Servidor De Video Servidor De Video Servidor De Video Servidor Switch Capa 3 Switch Capa 3

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Asterisk y la Telefonía IP

Asterisk

PBX en software. Conecta cualquier teléfono, línea

telefónica, circuito específico de telefonía o interfaz

de Voz IP a cualquier otro interfaz o servicio a través

de las aplicaciones de Asterisk.

RTB- Telefonía tradicional

INTERNET - Voz IP

*

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Asterisk y la Telefonía IP

Arquitectura de Asterisk

API de Canales Asterisk

A P I d e T ra d u c c ió n d e C o d e c s Traductor de Codecs Lanzador de Aplicaciones Núcleo de Centralita Temporizador y Gestor de Entradas/Salidas Cargador de Módulos API de Aplicaciones Asterisk

A P I d e F o rm a to s d e F ic h e ro s A s te ri s k GSM G723 G711 MP3 ADPCMA LINEAR

Multiconferencia, IVR, Buzón de Voz, Directorio, aplicaciones personalizadas, ...

GSMsf G723sf WAV

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Asterisk y la Telefonía IP

Características de Asterisk (2)

Codecs de Audio:

•G.711 (A-Law & μ-Law) •G.723.1 •G.726 •G.729 (bajo licencia) •GSM •iLBC •Linear •LPC-10 •Speex

•IAX™ (Inter-Asterisk Exchange) •H.323

•SIP (Session Initiation Protocol)

•MGCP (Media Gateway Control Protocol

Protocolos: •E&M •E&M Wink •Feature Group D •FXS •FXO •GR-303 •Groundstart •Kewlstart •MF and DTMF support

•Robbed-bit Signaling (RBS) Types

Compatibilidad con Telefonía Estándar:

4ESS

•BRI (ISDN4Linux) •DMS100

•EuroISDN •Lucent 5E

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Asterisk y la Telefonía IP

Protocolo SIP

Establecimiento, modificación y terminación de sesiones

• Funcionalidad de SIP

– Localizar al usuario

Movilidad de usuario a través de REGISTERs

– Distribuye un objeto (ej: una descripción de sesión)

• Transacciones cliente/servidor

– Request/response

• Protocolo textual

• Independiente del protocolo de transporte

• Independiente del protocolo para describir sesiones

usado

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Asterisk y la Telefonía IP

(1) INVITE (2) 180 Ringing Conversation (3) 200 OK (4) ACK (5) BYE

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Asterisk y la Telefonía IP

Terminologías usados en Telefonía IP:

• ASTERISK. Central PBX implementado en software

• Puertos FXO: Es utilizado para conectarse con la PSTN

• Puertos FXS: Es utilizado para que se puedan conectar

teléfonos analógicos al Sistema VoIP.

• ATA: Dispositivos con puertos FXS. Permite conectar

teléfonos convencionales a la red de datos (Ethernet)

• GATEWAY. Dispositivo con puerto FXO. Permite

conectar la red IP a la red telefonía pública – PSTN.

• IP: Protocolo usado en la pila de protocolos TCP/IP.

• Teléfono IP: Dispositivo que usa protocolo IP, SIP y otros.

• VoIP: Voz paquetizada sobre el protocolo IP

• Telefonía IP: Usa señalización SIP, voz paquetizada

sobre IP

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Asterisk y la Telefonía IP

Plataformas que soporta el Asterisk

• Debian

• Fedora

• Redhat

• Slackware

• SUSE

• Gentoo

• Mandrake

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Implementación de VoIP con Asterisk

Requerimiento de Hardware

– Servidor IBM: XEON 3.6 Ghz, 146GB, 1GB

– Gateway FXS: 2 puertos FXS, 1 puerto WAN, 4 Puerto

LAN

– Gateway FXO: 2 puertos FXO y 2 puertos FXS, 1 puerto

LAN

– Switch: 5 unidades, 24 puertos

Requerimiento de Software

– Linux SuSe Enterprise 9.3

– Paquete Asterisk (Asterisk, libpri, addom)

– AMP (Portal de Administración de Asterisk)

– MySQL – Base de Datos

– Apache – Servidor WEB

– MRTG – Monitor de Trafico

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Implementación de VoIP con Asterisk

Equipos

:

ASTERISK

NAT

SQUID

Divisor BW

WEB-server

Monitor-Trafico

Gateway-FXS

Gateway-FXO

Servidor

SIP/H323

2FXO

2FXS

1 LAN

1WAN

SIP/H323

2FXS

4 LAN

1WAN

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Implementación de VoIP con Asterisk

PSTN REPETIDOR CERRO QAQASI UMACHIRI PoE 220 Vac PoE 220 Vac UPS Servidor Proxy Switch AYAVIRI NODO BASE Switch 100 ₁₀₁ VoIP FXS 192.168.1.4 PC’ s <192.168.1.5 – 192.168.1.63> Servidor de Video 500 VoIP FXO / FXS 192.168.1.2 Ayaviri - Master 192.168.10.2 Router Ayaviri - Slave 192.168.10.1 Umachiri - Master 192.168.10.3 Huamanruro - Slave 192.168.10.10 Cupi - Slave 192.168.10.8 Llalli - Slave 192.168.10.6 Umachiri - Slave 192.168.10.4 LLALLI PoE 220 Vac 200 ₂₀₁ VoIP FXS 192.168.1.66 PC’ s <192.168.1.67 – 192.168.1.127> Servidor de Video Llalli - Master 192.168.10.5 CUPI PoE 220 Vac 300 ₃₀₁ VoIP FXS 192.168.1.130 PC’ s <192.168.1.131 – 192.168.1.191> _{de Video}Servidor Cupi - Master 192.168.10.7 HUAMANRURO 220 Vac PC’ s <192.168.1.195 – 192.168.1.254> Servidor de Video Huamanruro Master 192.168.1.253 192.168.1.254 TELECENTROS RURALES – PUNO

SOLUCION INALAMBRICA 2 Mbps INTERNET Asterisk

Solución VoIP

inalámbrica

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Implementación de VoIP con Asterisk

PSTN REPETIDOR CERRO QAQASI UMACHIRI PoE 220 Vac PoE 220 Vac UPS Servidor + ASTERISK Switch AYAVIRI NODO BASE Switch 100 ₁₀₁ VoIP FXS 192.168.1.4 PC’ s <192.168.1.5 – 192.168.1.63> Servidor de Video 500 VoIP FXO / FXS 192.168.1.2 Ayaviri - Master 192.168.10.2 Router Ayaviri - Slave 192.168.10.1 Umachiri - Master 192.168.10.3 Huamanruro - Slave 192.168.10.10 Cupi - Slave 192.168.10.8 Llalli - Slave 192.168.10.6 Umachiri - Slave 192.168.10.4 LLALLI PoE 220 Vac 200 ₂₀₁ VoIP FXS 192.168.1.66 PC’ s <192.168.1.67 – 192.168.1.127> Servidor de Video Llalli - Master 192.168.10.5 CUPI PoE 220 Vac 300 ₃₀₁ VoIP FXS 192.168.1.130 PC’ s <192.168.1.131 – 192.168.1.191> _{de Video}Servidor Cupi - Master 192.168.10.7 HUAMANRURO PoE 220 Vac PC’ s <192.168.1.195 – 192.168.1.254> _{de Video}Servidor Huamanruro Master 192.168.10.9 192.168.1.253 192.168.1.254 TELECENTROS RURALES – PUNO

SOLUCION INALAMBRICA 2 Mbps INTERNET INICTEL 900 ₉₀₁ VoIP FXS 192.168.1.135 NAT 3.5 Mbps

Caso – 2

Solución VoIP

inalámbrica

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Implementación de VoIP con Asterisk

Implementación de Asterisk

La configuración principal de ASTERISK se basa, entre otros, en los siguientes ficheros de configuración:

– zaptel.conf / zapata.conf  Configuración de lineas y extensiones analógicas y digitales

– capi.conf  Configuración de líneas y extensiones RDSI básicas – sip.conf  es el encargado de manejar las características de SIP. Los

clientes deben ser configurados en este archivo antes de poder recibir o hacer llamadas.

– h323.conf / oh323.conf  Configuración de conexiones con Operadores IP

– mgcp.conf  Configuración de extensiones MGCP

– iax.conf  Configuración de extensiones y conexiones con Operadores IP u otros ASTERISKs

– voicemail.conf  Configuración del Sistema de Mensajería

– extensions.conf  Define como se deben manejar las llamadas.

Consiste en una lista de instrucciones que Asterisk debe seguir.

– musiconhold.conf  Configuración del Sistema de música en espera

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INICTEL

Implementación de VoIP con Asterisk

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Implementación de VoIP con Asterisk

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Implementación de VoIP con Asterisk

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Implementación de VoIP con Asterisk

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INICTEL

Clientes Telefonía IP – Xlite usado durante las pruebas

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Implementación de VoIP con Asterisk

Monitoreo de Trafico

Umachiri

Llalli

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INICTEL

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INICTEL

Conclusiones

• Se consigue la integración de voz y datos en

una sola infraestructura de red, de

conmutación ethernet para cada distrito

• Sistema unificado para el funcionamiento, la

administración y la gestión de datos y voz.

• Ahorro en el costo de llamadas local entre

distritos

• Uso del software libre para su

implementación (libre distribución)

• Gestión remota, a través de una conexión

virtual

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INICTEL

Conclusiones

• Asterisk integra toda las funcionalidades

de una central Telefónica.

• Integra: Telefonía analógica, Digital, IP,

servicios de Multiconferencia, entre otros.

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INICTEL