Propuesta de infraestructura de un laboratorio de VoIP para su uso en la capacitación

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Propuesta de infraestructura de un laboratorio de VoIP para su uso en la capacitación. Autor: Mariem Avalo Roque Tutor: MSc. Rubersy Ramos García. Santa Clara 2015 “Año 57 de la Revolución”.

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Propuesta de infraestructura de un laboratorio de VoIP para su uso en la capacitación Autor: Mariem Avalo Roque [email protected] Tutor: MSc. Rubersy Ramos García [email protected]. Santa Clara 2015 “Año 57 de la Revolución”.

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Tutor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) i. PENSAMIENTO. “Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor y la electricidad, la voluntad Albert Einstein.

(5) ii. DEDICATORIA. Dedico este proyecto a mis padres Marietha Roque y Ever Evaristo Avalo, que siempre los llevare en mi corazón agradeciéndoles por el esfuerzo y la dedicación que me han brindado siempre para poder salir adelante a pesar de las adversidades o errores cometidos, dándome como lección sus sabias experiencias y palabras para saber controlar y sobrellevar las etapas de la vida..

(6) iii. AGRADECIMIENTOS. Gracias a mi familia, en especial a mis padres, por el gran esfuerzo y dedicación que han depositado en mí, por creer siempre que podía lograr cumplir esta meta tan importante en mi vida, por luchar juntos en el cumplimiento de mis sueños. Espero poder hacerlos sentir orgullosos con este logro y salir adelante cada día con el mismo esfuerzo que ellos lo han hecho siempre. A mis amigos, quienes supieron tenderme su mano y siempre han estado en momentos de triunfos y fracasos, por su paciencia, sacrificio y amor incondicional en formarme como persona y profesional. A mi tutor de tesis Rubersy Ramos por brindarme su apoyo, por haber estado siempre pendiente de la elaboración del este documento demostrando que más allá de ser un tutor es un amigo. A mis compañeros, con quienes estudie esta hermosa carrera. A mis profesores de la facultad, por impartirnos sus conocimientos y valores, A todas las personas que han aportado con sus consejos y experiencias a la formación profesional y personal..

(7) iv. TAREA TÉCNICA. 1. Búsqueda de información en la literatura actualizada sobre las principales características de la tecnología VoIP. 2. Análisis de las principales soluciones VoIP disponibles. 3. Diseño de una infraestructura de laboratorio VoIP. 4. Identificación de las herramientas que faciliten el aprendizaje y comprensión de los protocolos de la tecnología VoIP. 5. Elaboración de prácticas de laboratorio que se puedan ejecutar sobre una infraestructura de laboratorio VoIP.. Firma del Autor. Firma del Tutor.

(8) v. RESUMEN. Las tecnologías relacionadas con las comunicaciones de voz están dentro de las más extendidas y usadas. En la sociedad actual existe una fuerte tendencia en el desarrollo de las telecomunicaciones hacia un mundo “all IP”. El presente trabajo se centra en la tecnología VoIP y sus distintas soluciones disponibles, teniendo como objetivo principal la propuesta de una infraestructura de laboratorio de la tecnología VoIP, donde se puedan ejecutar prácticas que permitan la adquisición de habilidades y conocimientos por parte de aquellos especialistas de ETECSA que requieran capacitarse en esta tecnología. Además en el trabajo se exponen algunos detalles técnicos de Elastix, una popular solución VoIP de software libre, así como de algunas herramientas tales como softphones y analizadores de protocolos..

(9) vi. TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO .....................................................................................................................i DEDICATORIA .................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ iii TAREA TÉCNICA ................................................................................................................iv RESUMEN ............................................................................................................................. v INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1. 1.1. Introducción a la tecnología VoIP ............................................................. 4. Tecnología VoIP ...................................................................................................... 4. 1.1.1. Funcionamiento de VoIP .................................................................................. 4. 1.1.2. Arquitectura de VoIP ........................................................................................ 5. 1.1.3. Protocolos utilizados en VoIP ........................................................................... 6. 1.1.4. Códecs ............................................................................................................. 12. 1.1.5. Calidad de servicio en Voz IP......................................................................... 13. 1.1.6. Ventajas de VoIP ............................................................................................ 14. 1.2. Implementaciones de VoIP .................................................................................... 15. 1.2.1. Soluciones de Software ................................................................................... 16. 1.2.2. Soluciones Hardware ...................................................................................... 18. 1.3. Conclusiones parciales ........................................................................................... 21.

(10) vii CAPÍTULO 2. 2.1. Propuesta de la infraestructura del laboratorio de VoIP .......................... 22. Infraestructura del laboratorio ................................................................................ 22. 2.1.1. Determinación de requerimientos ................................................................... 22. 2.1.2. Esquema general de la red .............................................................................. 25. 2.1.3. Descripción de los elementos del laboratorio ................................................. 26. 2.2. Implementación del servidor PBX IP .................................................................... 27. 2.2.1. Introduccion a Elastix ..................................................................................... 27. 2.2.2. Principales herramientas que contiene Elastix ................................................ 28. 2.2.3. Hardware para la instalación de Elastix .......................................................... 30. 2.3. Instalación de Elastix ............................................................................................. 30. 2.3.1. Direccionamiento por consola ........................................................................ 30. 2.3.2. Elementos fundamentales del sistema ............................................................ 31. 2.3.3. Administración Web de Elastix ...................................................................... 33. 2.3.4. Configuración PBX y creación de extensiones ............................................... 33. 2.4. Conclusiones parciales ........................................................................................... 34. CAPÍTULO 3.. Propuesta de las prácticas de laboratorio de VoIP .................................. 35. 3.1 Integración de los componentes del Laboratorio VoIP .............................................. 35 Estructura de las prácticas de laboratorio ..................................................................... 36 3.2. Módulos de prácticas de laboratorios ..................................................................... 37. 3.2.1. PRÁCTICA No.1: Análisis de los protocolos de señalización y transporte ... 37. 3.2.2. PRÁCTICA No.2: Creación de extensiones y asignación de códecs a la. consola telefónica Elastix. ............................................................................................ 45 3.2.3. PRÁCTICA No.3: Administracion y configuracion de la central Elastix en los. ámbitos de caraterización, creacion de IVR, mensajes de grabación, conferencias y seguridades.................................................................................................................... 48.

(11) viii 3.3. Conclusiones del capitulo ...................................................................................... 51. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 52 RECOMENDACIONES ....................................................................................................... 53 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 54 GLOSARIO .......................................................................................................................... 57 ANEXOS .............................................................................................................................. 59 Anexo I. Instalación de Elastix ............................................................................................. 59 Anexo II Configuración del Softphone ZoIPer] .................................................................... 70 Anexo III: Secuencia del protocolo de señalización SIP ...................................................... 73 Anexo IV: Flujo de mensajes del protocolo IAX2 ............................................................... 74 Anexo V: Comandos básicos de Linux................................................................................. 75.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Las tecnologías relacionadas con las comunicaciones de voz están dentro de las más extendidas y usadas. En la sociedad actual, en la que la información es crucial para el desarrollo de cualquier actividad y en la que Internet juega cada vez un rol más protagónico tanto en el mundo empresarial como en el mundo cotidiano, existe una fuerte tendencia en el desarrollo de las telecomunicaciones hacia un mundo “all IP” [1]. Lo anterior se justifica por el desarrollo de tecnologías basadas en IP que permitan las comunicaciones y los servicios de voz integrados dentro de Internet, ya no solo tratándose de comunicaciones de voz sino también de comunicaciones de video, servicios de mensajería de voz, sistemas de voz de respuesta automática, etc.[1, 2]. Básicamente Voz sobre IP es un conjunto de protocolos para transporte de voz sobre redes IP [1, 2]. VoIP abarca un gran número de tecnologías ya que son muchos los servicios que proporciona. Cuando se habla de VoIP se debe hablar además de su entorno ya que alrededor de este protocolo, e impulsados por este, han surgido diversas utilidades de software y dispositivos de hardware, que permiten su desarrollo y crecimiento [1]. En los últimos años se ha desarrollado un movimiento en el campo de los servicios de voz, muchas empresas que han venido prestando este servicio desde la telefonía clásica empiezan a migrar hacia nuevas soluciones basadas en sistemas de VoIP. La telefonía clásica se ha quedado rezagada en cuanto al desarrollo de innovaciones que permitan implementar nuevos servicios, de ahí la necesidad de las empresas de establecer un nuevo sistema de telefonía que les permita estar acorde con las nuevas tendencias tecnológicas en servicios de telefonía [3]..

(13) INTRODUCCIÓN. 2. En Cuba desde hace algún tiempo se viene trabajando para dar soluciones VoIP en diversos escenarios, obteniéndose en todos excelentes resultados [4, 5]. En la UCLV también existen antecedentes de trabajos sobre esta temática, donde se destaca la implementación de una infraestructura de laboratorio que permite alcanzar niveles de docencia e investigación adecuados. La solución está basada en software libre y de código abierto, lo que reduce los costos y facilita las investigaciones científicas y el desarrollo de aplicaciones [6]. La Empresa de Telecomunicaciones de Cuba SA (ETECSA), como operador de las telecomunicaciones en Cuba, no puede estar ajena a las tendencias tecnológicas del mundo, de ahí la importancia de que su personal técnico esté capacitado en la tecnología VoIP para una futura migración desde las comunicaciones de voz tradicionales hacia los servicios de VoIP. Para ello es necesario constar con una plataforma o ambiente de pruebas de dicha tecnología. Teniendo en cuenta los aspectos anteriores, en el presente trabajo de diploma se plantea el siguiente problema de investigación: no existencia en el Centro de Formación Regional de ETECSA Villa Clara de una infraestructura de laboratorio de la tecnología VoIP para capacitar a los especialistas que necesiten dominar esta tecnología. El objetivo general es: proponer una infraestructura de laboratorio de la tecnología VoIP para su uso en la capacitación de los especialistas de la Empresa de Telecomunicaciones de Cuba S.A. De este objetivo se derivan los siguientes objetivos específicos:  Caracterizar los elementos de la tecnología VoIP y los principales retos asociados a su implementación.  Diseñar una infraestructura de laboratorio que permita mediante su gestión y configuración la capacitación de especialistas en la tecnología y los servicios de VoIP.  Confeccionar prácticas de laboratorio a partir de la infraestructura de laboratorio propuesta. Para dar ejecución a estos objetivos, durante la investigación se dará respuesta a las siguientes interrogantes:.

(14) INTRODUCCIÓN.  ¿Cuáles son las principales características de la tecnología VoIP?  ¿Cómo capacitar a los especialistas en la tecnología y los servicios de VoIP?  ¿Qué forma de enseñanza es la adecuada para capacitar a los especialistas? El informe está estructurado de la siguiente manera: introducción, tres capítulos, conclusiones, recomendaciones, referencias bibliográficas, glosario y anexos. En el primer capítulo se realiza una introducción a la tecnología VoIP y a las distintas soluciones disponibles tanto de software libre como propietarias. En el segundo capítulo se realiza una propuesta de infraestructura de laboratorio de VoIP, se determinan los requerimientos de software, y hardware así como las herramientas necesarias que facilitan el aprendizaje y comprensión de los protocolos de esta tecnología. Por último, en el capítulo tercero se proponen prácticas de laboratorio que se pueden ejecutar sobre la infraestructura de laboratorio VoIP propuesta.. 3.

(15) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 4. CAPÍTULO 1. Introducción a la tecnología VoIP. Este capítulo se aborda de forma general los conceptos más importantes de la VoIP. Tras realizar una definición del estándar y su arquitectura, también se describe los diferentes protocolos de señalización y codificación existente. 1.1. Tecnología VoIP. Voz sobre el protocolo de Internet o voz sobre IP es una tecnología utilizada para transmitir voz en tiempo real sobre el protocolo IP u otras redes de conmutación de paquetes [7]. La idea original de VoIP era transmitir señales de voz en tiempo real sobre las redes de paquetes y así reducir el costo de las llamadas de larga distancia que son costosas en las redes PSTN tradicionales. Actualmente la nueva tendencia es incluir tanto la voz como las video-llamada en VoIP. Esta tecnología está desempeñando un rol fundamental en el desarrollo y uso de Internet en el mundo y está contribuyendo en gran medida a la convergencia de diferentes tecnologías y aplicaciones sobre la misma infraestructura de hardware. El éxito de VoIP se debe a la Internet misma, y en particular a su uso emergente alrededor de todo el mundo [8]. La telefonía tradicional consiste en transportar la señal analógica sobre cable de cobre, pero la tecnología de VoIP convierte la voz analógica en paquetes de datos digitales que soportan la comunicación sobre el protocolo IP y pueden emplear protocolos para aplicaciones en tiempo real como el RTP [7, 8], [9]. 1.1.1 Funcionamiento de VoIP La red de voz tradicional o PSTN usa técnicas de conmutación de circuitos; lo que indica que usa un enlace dedicado mientras dura la llamada; aunque esta provee una conexión confiable.

(16) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 5. para la transmisión de voz hace un uso ineficiente del ancho de banda; por otro lado, la red de voz sobre IP usa conmutación de paquetes consiguiendo un uso eficiente, pero puede crear problemas para el tráfico de voz, el cual es sensible al retardo, debido a que cada paquete es enrutado individualmente a través de la red [10]. El protocolo de internet en un principio se utilizó para el envío de datos; actualmente, debido al creciente avance tecnológico, es posible enviar voz digitalizada y comprimida en paquetes de datos, los cuales pueden ser enviados a través de ATM, Frame Relay, Satélite, entre otros. Una vez que estos paquetes llegan a su destino son nuevamente reconvertidos en voz [10]. Existen varias definiciones para el funcionamiento de VoIP, todas concluyen en un punto importante: envió de voz comprimida y digitalización en paquetes de datos sobre el Protocolo de Internet; todo algoritmo de compresión de voz que permite enviar la información, minimizando el ancho de banda, siendo posible utilizar el protocolo de nivel 3 del modelo de referencia OSI [10]. Así, el funcionamiento VoIP se puede definir como una aplicación de telefonía, siendo su ventaja real la transmisión de voz como datos. 1.1.2 Arquitectura de VoIP Para la transmisión de voz sobre una red IP, según el estándar de la ITU, se definen tres elementos fundamentales en arquitectura: terminales, servidor, gateway [8, 11, 12]. Los terminales son los teléfonos IP que pueden ser aplicaciones (software) que simulan un teléfono con soporte VoIP o terminales físicos (hardware) con soporte VoIP nativo que pueden conectarse directamente a una red IP [12]. El servidor provee las funciones administrativas para soportar el enrutamiento de llamadas a través de la red. Este elemento recibe distintos nombres en función del protocolo de señalización que se utilice [12]. El gateway es el enlace de la red VoIP con la red telefónica analógica o la RDSI. Se encarga de adaptar las señales de estas redes a VoIP y viceversa, actuando de forma totalmente transparente para el usuario [12]. El gateway posee, además de puertos LAN, interfaces de conexión a estas redes: FXO, FXS, E&M, BRI, PRI, G703/G.704 [11]..

(17) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 6. Con estos tres elementos se establece la comunicación VoIP, permitiendo así la comunicación de voz por paquetes y haciendo gratis la comunicación interna y disminuyendo los costos de la comunicación con el exterior [12].. Fig. 1.1 Arquitectura de una red VoIP [9]. 1.1.3 Protocolos utilizados en VoIP Las redes de voz sobre paquetes requieren de una serie de normas que especifican las funcionalidades y servicios que este tipo de redes deben proveer en todas y cada una de sus dimensiones, es muy importante que tengan carácter abierto y que sean internacionalmente aceptados [11]. Protocolos de Señalización: La señalización en VoIP tiene un papel muy importante en la red, ya que es la encargada de establecer, mantener, administrar y finalizar una conversación entre dos puntos [13]. Además de ofrecer funciones de supervisión, marcado, llamada y retorno de tonos de progreso; también se encarga de proveer QoS en cada canal de transmisión. I) H.323 El H323 es un protocolo desarrollado por la ITU en 1996, originalmente diseñado para proporcionar un mecanismo de transporte IP para videoconferencias y desde entonces ha evolucionado para cubrir todas la necesidades de la VoIP, como transmitir comunicaciones de voz, vídeo, datos y fax, manteniendo conectividad con la PSTN [9, 14]..

(18) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 7. Elementos de H.323 H.323 está formado por los siguientes elementos: terminales, gateways (GW), gatekeepers (GK), Multipoint Control Unit (MCU) [8, 15]. Terminales H.323: son puntos finales de la red que permiten comunicaciones bidireccionales en tiempo real [8]. Estos terminales implementan funciones para la transmisión de voz, y específicamente incluyen un codificador (se encarga de la compresión / descompresión) que envía y recibe la voz paquetizada, además tienen implementadas funciones de señalización, usadas para toda la configuración de las llamadas (establecimiento, finalización, etc). Gateway: permite la intercomunicación entre las redes IP y redes de conmutación de circuito, como ISDN y PSTN[16]. El Gateway necesita traducir los mensajes de señalización entre los dos lados, además de comprimir y descomprimir la voz [8]. Gatekeeper: es un importante componente en un sistema H.323, porque ejercen de administradores de la arquitectura. Cada gatekeeper es el punto central de todas las llamadas de su zona. El Gatekeeper contiene una tabla de direcciones de todos los dispositivos de su red H.323, esto se utiliza para la traducción del sistema de numeración interno y cualquier otro externo, otra función muy importante es la del control de admisión, especificando que dispositivos pueden llamar y a que números [8, 16]. Unidad de control multipunto (MCU): se encarga de hacer posible la participación de tres o más terminales y gateways en una conferencia multipunto [8, 16]. La MCU consta de dos partes, un componente obligatorio que consiste en un Multipoint Controller (MC) y un componente opcional que es el Multipoin Processors (MP). El MC gestiona la señalización de las llamadas entre todos los terminales, estableciendo las capacidades para el procesado de audio y vídeo entre todos, y determinando qué flujos se establecerán en multicast. El MP prevé la centralización del procesamiento de audio, vídeo y/o flujos de datos en una conferencia multipunto [8, 15]. Protocolos asociados a H.323 El protocolo H.323 comprende una serie de estándares y protocolos que cubren las distintas funciones de la comunicación [16]: Direccionamiento:.

(19) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 8. Para el direccionamiento se utiliza los protocolos RAS que permite a una estación H.323 localizar a otra estación H.323 a través del Gatekeeper [15, 17], y la DNS, que tiene el mismo objetivo que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS [17]. Señalización: Primero el protocolo Q.931 el cual señala el inicio de la llamada, después el protocolo H.225 que controla la llamada (en cuanto señalización, registro y admisión), empaquetamiento y sincronización [17]. El H.245 es un protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para flujos de voz, así como la negociación de las funciones, como determinar qué códec se debe utilizar [15]. Transmisión de voz: Existen dos tipos de protocolos: UDP se caracteriza por proporcionar un servicio sin conexión. Básicamente, se trata de un interfaz entre IP y los procesos de nivel superior, pues únicamente entrega paquetes a la red y acepta paquetes procedentes de la misma. UDP no lleva a cabo ningún control de errores ni control de flujo, por lo que el servicio que proporciona no es fiable. Sin embargo, tiene la ventaja de ser un protocolo simple [7]. RTP se propuso originalmente en el RFC 1889 en 1996 (actualmente en desuso) y refinado en el RFC 3550 en el año 2003. Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción. RTP añade el número de secuencia para identificar la pérdida de paquetes, permitiendo que en el receptor los paquetes de voz/video se reciban en el orden y en la posición correcta. RTP proporciona servicio de audio y video en tiempo real, extremo a extremo, sobre una red de paquetes [7, 8]. Control de la transmisión: RTCP se utiliza principalmente para detectar situaciones de congestión de la red y tomar, en su caso, acciones correctoras [7, 17]. En la figura 1.2 se visualiza gráficamente el nivel en el que trabajan estos protocolos cuando se establece una llamada VoIP. Estos protocolos son los que se encargan de que todos los.

(20) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 9. datos vayan desde su origen hasta su destino, cumpliendo con los requerimientos de calidad de servicio y ancho de banda adecuados.. Fig. 1.2 Capaz del conjunto de protocolos H.323 [16]. II) SIP El protocolo SIP fue desarrollado por el IETF para establecer, modificar y terminar sesiones multimedia, que se describe en el RFC 3261 la cual se escribió en el 2002 [18, 19]. Estas sesiones incluyen llamadas de voz y vídeo, conferencias multimedia, etc [7]. Está basado en texto, con una sintaxis similar a la de otras familias de protocolos como HTTP y SMTP [8, 14, 16]. La premisa de SIP es que cada terminal de una conexión es un par; se utiliza una estructura cliente/servidor basada en un modelo de petición/respuesta para autenticar a sus usuarios [8]. Las ventajas de este protocolo residen en su gran nivel de aceptación y su arquitectura flexible, ya que ofrece la posibilidad de programar nuevos servicios no definidos por la propia recomendación [14]. Elementos de red de SIP SIP soporta funcionalidades para el establecimiento y finalización de las sesiones multimedia: localización, disponibilidad, utilización de recursos, y características de negociación. Para implementar estas funcionalidades, existen varios componentes en SIP. Los dos componentes principales en una red SIP son agentes de usuarios (UA) y servidores de red [8]..

(21) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 10. Un agente de usuario (UA) es un sistema final que modela el comportamiento de un usuario, es una pieza de software que se ejecuta en un ordenador o introducido en dispositivos como teléfonos móviles [7]. Está formado por dos componentes: Agentes de Usuario Cliente (UAC), es una función lógica que crea una solicitud de SIP y acepta respuestas SIP; y Agentes de Usuario Servidor (UAS), que es el elemento encargado de aceptar las peticiones SIP realizadas por el UAC y enviar a este la respuesta conveniente [8, 16]. El SIP define tres tipos de servidores: registradores, intermediarios y retransmisores. Un servidor Registrar Server recibe los registros de los usuarios y guarda la información de estas peticiones para suministrar un servicio de localización y traducción de direcciones en el dominio que controla [7, 8]. Un servidor Proxy Server es una entidad intermedia que actúa como cliente y servidor con el propósito de establecer llamadas entre los usuarios [8].Un Redirect Server ofrece servicios de mapeo de direcciones, responde a una solicitud SIP destinado a una dirección con una lista de nuevas direcciones. Este servidor reencamina las peticiones hacia el próximo servidor [7, 8]. Mensajes SIP SIP define la comunicación a través de dos tipos de mensajes. Las solicitudes (métodos) y las respuestas (códigos de estado) emplean el formato de mensaje genérico establecido en el RFC 2822, que consiste en una línea inicial seguida de uno o más campos de cabecera (headers), una línea vacía que indica el final de las cabeceras, y por último, el cuerpo del mensaje que es el opcional [8, 16]. Métodos SIP Las peticiones SIP son caracterizadas por la línea inicial del mensaje, llamada Request-Line, que contiene el nombre del método, el identificador del destinatario de la petición (RequestURI) y la versión del protocolo SIP. Existen seis tipos de solicitudes SIP que describen las peticiones de los clientes [13, 20]: INVITE: este mensaje se utiliza para establecer una sesión multimedia entre dos o más agentes de usuario, este mensaje se envía desde el usuario llamante (origen) hacia el usuario llamado (destino). ACK: este mensaje confirma una respuesta final para INVITE. Se puede tomar un tiempo antes de que el usuario llamado (destino) acepta o rechaza la llamada, entonces el Agente de.

(22) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 11. Usuario (UA), llamado, periódicamente retransmite una respuesta final positiva hasta que reciba un ACK enviado por el usuario llamante (origen), que indica que el usuario llamante está presente, y listo para comunicarse. Este mensaje ACK es enviado como respuesta. OPTION: este mensaje se utiliza para consultar a un agente de usuario o servidor sobre sus capacidades y descubre su disponibilidad actual. BYE: este mensaje se utiliza para finalizar las sesiones multimedia. El usuario que desee finalizar la sesión, envía un BYE al otro usuario integrante de la sesión. CANCEL: este mensaje es utilizado para cancelar una sesión que todavía no está complemente establecida. Este mensaje es aplicado cuando el usuario llamado (destino) aún no ha respondido con una respuesta final. REGISTER: el propósito de este mensaje es permitir que el SIP Register Server conozca la ubicación actual del usuario. El mensaje REGISTER lleva información sobre la dirección IP actual y el puerto en que un usuario puede ser contactado. Respuestas SIP Después de la recepción e interpretación del mensaje de solicitud SIP, el receptor del mismo (servidor SIP) responde con un mensaje (o varios) de respuesta (código de estado). El código de la respuesta son números enteros de tres dígitos que permiten clasificar los diferentes tipos existentes. El primer dígito define la clase de la respuesta [16, 21]. Tabla 1.1. Respuestas de peticiones SIP.

(23) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 12. III) MGCP MGCP es otra importante señalización y protocolo de control, la implementación de la arquitectura de MGCP, tiene como propósito el de controlar el gateway en la red de Internet, junto con la PSTN. Se ejecuta a través de la UDP, y utiliza el puerto 2427 y el puerto 2727, para las puertas de enlace y los agentes de llamadas, respectivamente. Se hace uso del Protocolo de Transporte en Tiempo Real (RTP) a fin de enmarcar los flujos de medios, y el Protocolo de Descripción de Sesión (SDP), que tiene por objetivo especificar, así como la negociación de los flujos de medios a ser transmitidos durante una sesión de llamada [14, 22]. IV) IAX Protocolo abierto desarrollado por Digium con el propósito de establecer comunicaciones entre servidores Asterisk. Pese a ello, IAX no está limitado sólo a Asterisk, cualquiera puede usarlo y es soportado por varios proyectos de telecomunicaciones open source [14]. Su objetivo principal es minimizar el ancho de banda usado en las transmisiones de datos, voz y vídeo sobre IP y proporcionar soporte nativo para ser transparente a NATs. Con ese fin, IAX multiplexa la señalización de canal y el flujo de datos sobre un único stream UDP entre los extremos, utilizando el puerto 4569 [9, 13, 14]. El protocolo IAX original ha quedado obsoleto en favor de su nueva versión, IAX2. El protocolo IAX2 fue creado por Mark Spencer, para la señalización de VoIP en Elastix. Este permite la utilización de un gran número de códecs de audio y puede transportar cualquier tipo de datos. El IAX2 esencialmente provee control y transmisión de flujo de datos multimedia sobre redes IP. Además, está considerado uno de los protocolos más sencillos para implementar en redes seguras [14]. 1.1.4 Códecs Los códecs son los medios por los cuales se puede convertir la señal de voz analógica a digital para poder transportarla por la red. Se pueden definir como modelos matemáticos usados para codificar y comprimir digitalmente información de audio analógica. La mayoría tiene en cuenta la capacidad del cerebro humano de interpretar la información recibida a pesar de que esté incompleta. Los algoritmos de compresión de voz se aprovechan de la tendencia a interpretar lo que se cree que se debe oír en vez de lo que realmente se escucha. El propósito.

(24) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 13. de los algoritmos de codificación es encontrar un equilibrio entre eficiencia y calidad de la voz [14]. A continuación se enumeran y describen, entre otros, los códecs más utilizados en VoIP: G.711: Códec fundamental de la PSTN estandarizado por la ITU en 1972. Tiene una frecuencia de muestreo de 8 kHz y utiliza la modulación PCM [7, 13]. G.711 es el códec base del que derivan todos los demás y es el que conlleva una menor carga computacional [14]. G.726: Este estándar de la ITU, también conocido como ADPCM, sustituyó al obsoleto estándar G.721 en 1990. Permite trabajar a velocidades de 16 kbps, 24 kbps y 32 kbps [7]. La gran ventaja de este códec es la disminución de ancho de banda requerido, sin aumentar en gran medida la carga computacional [14]. G.722: El códec G.722 produce una voz con más calidad en el mismo espacio que G.711. Este códec que opera en 48, 56 y 64 kbit/s fue aprobado por la UIT-T en noviembre de 1988. Dicho códec está basado en sub-banda ADPCM [14]. GSM: Estándar que opera a 13 kbps con una carga de CPU aceptable. La calidad del sonido en general, se considera que es de un grado menor que la producida por G.729ª. No requiere el pago de una licencia [14, 23]. Speex: Software libre creado por Xiph.Org Foundation que implementa un algoritmo capaz de variar la velocidad de transmisión dependiendo de las condiciones actuales de la red. El ancho de banda puede variar desde 2.15 a 22.4 kbps [14]. G.729ª: Este códec presenta una calidad de sonido muy buena teniendo en cuenta el poco ancho de banda que utiliza, sólo 8 kbps, para ello utiliza el método de compresión del habla [14, 23]. 1.1.5 Calidad de servicio en Voz IP. La calidad de servicio (QoS) se define como un conjunto de características de un servicio de telecomunicaciones que están relacionados con la capacidad de satisfacer los requisitos de los usuarios finales en la Recomendación UIT-T Rec. E.800 (versión 1988) [8], [7]. Con la migración de la tecnología de conmutación de circuitos a la conmutación de paquetes IP, en el proceso de transmisión de voz, hay muchos factores que afectan la calidad de voz de.

(25) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 14. extremo a extremo, normalmente se clasifican en dos categorías: factores de red, para aquellos factores que ocurren en la red IP, como la pérdida de paquetes, retardo y jitter; y factores de aplicación para aquellos factores que se producen en los dispositivos de aplicación/software [7, 8]. Por tanto, en términos cuantitativos la calidad de servicio se refleja en una serie de parámetros o factores que pueden ser medidos y ajustados para satisfacer el grado de servicio demandado. Los factores que se enumeran a continuación determinan la calidad de servicio [9]: . Jitter de paquete: está causado por la diferencia de tiempo de llegadas de los distintos paquetes IP. Estos paquetes deberían llegar sin espacios para tener la misma calidad que una conversión real.. . Pérdida de paquete: es la pérdida de uno o más paquetes. A menudo, está causado por la congestión en la red o por la poca calidad del enlace.. . Retardo: es el tiempo que necesita la voz para viajar desde el micrófono de un teléfono al auricular del teléfono remoto, es la suma del retardo que introduce el CODEC seleccionado, el buffer del jitter en el teléfono y el trayecto utilizado para transportar los paquetes a través de la red.. . Eco: se produce por un fenómeno técnico, durante la conversión de 2 a 4 hilos de los sistemas telefónicos o por un retorno de la señal que se escucha por los altavoces y se transmite de nuevo por el micrófono.. Es especialmente molesto cuanto mayor sea el retardo y cuanto mayor sea su intensidad, con lo cual se convierte en un problema en VoIP, puesto que los retardos suelen ser mayores que en la red telefónica tradicional [24]. 1.1.6 Ventajas de VoIP A continuación se mencionan algunos de los beneficios asociados al uso de VoIP y se ve cómo podría mejorar la comunicación por voz: . Prestaciones abundantes, interesantes y útiles: usar VoIP también significa beneficiarse de sus prestaciones abundantes, por ejemplo, hacer llamadas en cualquier lugar del mundo a cualquier destino del mundo únicamente empleando una cuenta VoIP. De esta forma, la.

(26) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 15. VoIP pasa a ser un servicio tan portable como el e-mail, es decir, no limita la movilidad del abonado. . Mayor eficiencia en el uso del ancho de banda y de la electrónica de red: la compresión y la posibilidad de eliminar la redundancia cuando se transmite voz serán también factores que elevarán la eficiencia del uso del ancho de banda de la conexión [11].. . Menores costes de transmisión: las redes de VoIP no utilizan ningún canal dedicado, éstas comparten el ancho de banda de la red con otras aplicaciones [11].. . Gastos de red consolidados: las aplicaciones de datos, de voz y vídeo convergen en el mismo hardware, software y soporte. Todas operan en una infraestructura común y bajo el mismo grupo de administradores [11].. . Incremento de la productividad: ya no se tiene la limitación relativa a la presencia geográfica, con los teléfonos IP se puede acceder a los directorios de usuarios, a bases de datos, es decir, que el teléfono se convierte en un sofisticado dispositivo de comunicación que permite ejecutar muchas aplicaciones en el propio terminal [11]. Además de esto cuando se dispone de un AP (Access Point) es posible trabajar con teléfonos inalámbricos o computadores portátiles (softphones) prácticamente desde cualquier lugar dentro del área de cobertura [17].. . Flexibilidad: gracias a que la implementación y configuración de los sistemas de administración VoIP, no implica complejidad y se puede tener conectividad hacia sitios remotos y oficinas en casa [17].. 1.2 Implementaciones de VoIP En los últimos años los sistemas de telefonía convencional han desarrollado cambios en su estructura de manejo de la transmisión de voz, con el objetivo de proporcionar servicios telefónicos al menor costo posible y que puedan satisfacer las necesidades de una creciente población que demanda de servicios telefónicos [25], [26]. Esto ha llevado a las empresas prestadoras de servicios de telecomunicaciones a tomar medidas de reestructuración de sus sistemas telefónicos actuales, a optar por la integración de los sistemas de redes informáticas, creando así plataformas que permitan utilizar sistemas.

(27) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 16. telefónicos mediante programas computarizados que sean capaces de realizar las mismas funciones que proporciona una central telefónica convencional [25]. Existen varias soluciones PBX-IP, con el tiempo han ido mejorando sus características y potencialidades. Dentro de las soluciones PBX-IP, existen en el mercado alternativas de hardware y software, a continuación se describen algunas de ellas. 1.2.1 Soluciones de Software Asterisk Asterisk es un software de código abierto que proporciona funcionalidades de una central telefónica PBX, y que provee todas las configuraciones que se esperan de una PBX y más. Asterisk proporciona servicios VoIP y puede interoperar con casi todos los equipos de telefonía estándar básicos usando un hardware relativamente de bajo coste [7]. Mark Spencer, de Digium, inicialmente creó Asterisk y actualmente es su principal desarrollador, junto con otros programadores que han contribuido a corregir errores y añadir novedades y funcionalidades. Originalmente desarrollado para el sistema operativo GNU/Linux [16]. Quizá lo más interesante de Asterisk es que reconoce muchos protocolos VoIP como pueden ser SIP, H.323, IAX y MGCP. Asterisk puede interoperar con terminales IP actuando como un registrador y como gateway entre ambos [7]. Asterisk soporta el tipo de señalización estándar americano y europeo en asuntos de sistemas de telefonía, permitiendo ser un nexo entre las redes integradas de datos y voz de siguiente generación y la infraestructura existente. Asterisk no sólo soporta los equipos de telefonía tradicionales sino que también los habilita con capacidades adicionales. Esta central de software permite la conectividad entre las redes PSTN y las redes IP en tiempo real [27]. Asterisk tiene como principal ventaja el incluir muchas facilidades que anteriormente solo estaban disponibles en soluciones de Telefonía IP propietarias como buzón de voz, conferencias, IVR, distribución automática de llamadas, y muchas más, que por lo regular resultan muy costosas [17]. Yate.

(28) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 17. Se trata de una alternativa más de una central de código abierto, las siglas que forman su nombre significan “Yet Another Telephony Engine”. El proyecto actual está desarrollado bajo licencia GPL y está escrito en lenguaje C++ [27]. Entre las características de esta tecnología se encuentra su gran flexibilidad, ya que el diseño permite crear aplicaciones antes impensables. Se trata de un sistema portable porque se puede utilizar en múltiples sistemas operativos y arquitecturas de hardware. YATE supera algunos productos de la competencia en términos de fiabilidad y escalabilidad, además se trata de un software muy estable ya que durante el proceso de desarrollo de dicho producto se llevan a cabo numerosas pruebas de fiabilidad [27]. Free Switch FreeSWITCH es una plataforma de comunicaciones de software libre y de código abierto para la creación de productos de voz, mensajería instantánea y video, fue anunciado por primera vez en enero del 2006 y soporta un nutrido grupo de protocolos como SIP, IAX2, H.323, XMPP y Google Talk (Jingle) entre otros. Las aplicaciones desarrolladas hacen uso de la librería FreeSwitch que estan escritas en numerosos lenguajes de programación, encontrándose entre ellos C, C++, JavaScript, Perl, Python, etc., [27]. Open PBX Es la competencia directa de Asterisk. Ha sido desarrollado y diseñado por la compañía Nulit. OpenPBX contiene todas las características encontradas comúnmente en soluciones comerciales al costo de una computadora portátil. Funciona únicamente con el sistema operativo Linux [27]. Las principales características son la administración remota, la integración con centrales telefónicas, interconexión entre diferentes OpenPBX y un costo más bajo que una solución propietaria. Integra también correo de voz por mail, auto-discado, auto-atención de llamadas, música en espera, conferencia, grupos, identificación de llamadas, líneas telefónicas seguras. Al igual que Asterisk esta PBX utiliza tanto los viejos teléfonos analógicos como también teléfonos IP de última generación. Como valor agregado, OpenPBX tiene un sistema de recepción y envió de correos electrónicos como fax [27]..

(29) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 18. 1.2.2 Soluciones Hardware GRANDSTREAM Es una solución de voz sobre IP basada en hardware orientado a PYMES. Las características de los equipos GRANDSTREAM, teniendo en cuenta los protocolos, códecs, tipo de licenciamiento y disponibilidad de la información se resume en lo siguiente [10]: . Soporta los protocolos SIP y RTP.. . Posee un licenciamiento propietario.. . Soporta el códec GSM.. . Configurable y administrable a través de una interfaz web.. . Poca disponibilidad de información, la misma que se la obtiene solo después de la compra de licencias.. La serie UCM6100 IP PBX está diseñado para llevar con calidad la voz, vídeo y datos, también ofrece configuración y despliegue fácil y rápido usando la interfaz de usuario de la web en el navegador que cuenta con detección automática de puntos finales. La serie UCM6100 permite a las empresas unificar múltiples tecnologías de comunicación, como la voz completa, video llamada, video conferencia, video vigilancia, herramientas de datos, gestión de acceso e instalación [28]. PANASONIC Es una plataforma de comunicaciones para entornos de red IP que utiliza el protocolo SIP. Los sistemas de telefonía IP de PANASONIC poseen las siguientes características generales [10], [29]: . Integración de aplicaciones. . Solución de telefonía IP escalables. . Implementación de últimos estándares sobre telefonía IP. . Garantía de calidad. CISCO.

(30) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 19. Para implementar la telefonía IP, CISCO utiliza lo que denomina como Cisco Unified Communications Manager. Esto es un sistema de comunicaciones IP compuesto por productos y aplicaciones de voz, vídeo, datos y movilidad. Permite que las comunicaciones sean más eficaces y seguras consiguiendo un efecto directo en el incremento de la facturación y la rentabilidad. Crea una nueva forma de comunicación que da movilidad a la empresa y hace que la información se encuentre siempre disponible, en cualquier momento y desde cualquier lugar [30], [31]. El sistema Cisco Unified Communications Manager proporciona las funcionalidades de telefonía IP como pueden ser los teléfonos IP, gateways y aplicaciones multimedia así como servicios adicionales de voz, datos y videos como mensajes, conferencias. Los componentes principales del sistema son [30], [31]: . Telefonía IP: Software de procesamiento de llamadas y Teléfonos y terminales.. . Aplicaciones de Comunicaciones Unificadas de Cisco: Clientes de comunicaciones unificadas, mensajería y conferencia multimedia.. . Infraestructura de Comunicaciones de Cisco. Los Cisco Call Manager proporcionan además los servicios de señalización y control de llamadas. Las principales funciones son: . Proceso de llamadas. . Señales y control de dispositivos. . Administración del plan de marcación. . Administración de las características de los teléfonos. . Creación y mantenimiento del directorio telefónico. . Operaciones, administración, mantenimiento y aprovisionamiento. AVAYA Avaya es una de las PBX-IP existentes en el mercado, que compite por el desempeño y mejora de su servicio estableciendo ciertas características en sus equipos e implementaciones. Avaya ofrece soluciones para pequeñas, medianas y grandes empresas [10]. Algunas de las ventajas que ofrece este sistema son [32], [33]:.

(31) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. . 20. Conexión de varias sedes en red: para las compañías con diversas sedes conectadas por IP, permite el enrutamiento de llamadas sobre la infraestructura existente, reduciendo el consumo telefónico entre sedes.. . Usuarios más accesibles y menor número de llamadas perdidas: con opciones fáciles y flexibles de desvío y de número único, IP Office mantiene a todos los usuarios conectados, independientemente de dónde se encuentren.. . Disponibilidad de amplio abanico de dispositivos y aplicaciones: el sistema soporta combinaciones híbridas de terminales analógicos, digitales, IP, softphones sobre PC, terminales inalámbricos DECT o Wifi, que se adaptan a las necesidades de cada cliente y que pueden ser de Avaya o de terceros fabricantes.. . Soporte de enlaces SIP.. . Soporte de extensiones SIP (Avaya y terceros), incluso dispositivos SIP de Vídeo+Audio.. . Informes: IP Office ofrece la posibilidad de extraer informes para medir el número de llamadas.. . IP Office ofrece la posibilidad de audio conferencias de hasta 64 participantes.. . Facilidad para teletrabajo: IP Office permite a los usuarios trabajar desde cualquier ubicación como si estuvieran en la oficina.. . Amplio número de funcionalidades telefónicas.. MITEL La familia de controladores Mitel 3300 proporciona la flexibilidad necesaria para implementar el software Mitel MiVoice Business en muchos ambientes como una IP-PBX completa con todos los servicios, los troncos y las conexiones integradas existentes; como una pasarela de medios para redes más grandes; o como una conexión a los servicios de legado para aquellos que eligen para ejecutar el software MiVoice Business en Industry Standard Servers, o como el borde de la empresa para redes centralizadas que requieran soluciones de supervivencia para sus sitios remotos [34]..

(32) CAPÍTULO 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. 21. 1.3 Conclusiones parciales Al abordar los diferentes elementos que son necesarios para prestar correctamente los servicios de telefonía IP se puede concluir que dentro de los aspectos que afectan la transmisión de la voz en las redes de conmutación de paquetes se destacan el jitter, el retardo y las pérdidas de paquetes. En cuanto a las soluciones de VoIP se puede concluir que existen muy buenas implementaciones de PBX IP, tanto de hardware como de software, destacándose en el primer caso las soluciones de CISCO y AVAYA y dentro del segundo a Asterisk y Free Switch..

(33) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 22. CAPÍTULO 2. Propuesta de infraestructura del laboratorio de VoIP. La importancia de los laboratorios en la enseñanza es indiscutible pues proporcionan la experimentación y el descubrimiento. En el caso de la tecnología VoIP es deseable que los conceptos teóricos puedan ser experimentados y comprobados en un ambiente cercano al real antes de pasar al despliegue de la tecnología en entornos de producción. En el presente capítulo se realiza una propuesta de infraestructura de laboratorio de VoIP, la cual permitirá la capacitación de especialistas en esta importante tecnología. 2.1. Infraestructura del laboratorio. Para la propuesta de diseño de la infraestructura de laboratorio es necesario tener en cuenta los requerimientos de software, hardware, el esquema de conexiones necesario, así como el rol que desempeña cada elemento del laboratorio. A continuación se exponen los detalles. 2.1.1 Determinación de requerimientos En la implementación del laboratorio de VoIP se deben definir cuáles serán los requerimientos necesarios para implementar la red de datos sobre la cual funciona el entorno de trabajo. Se debe disponer de un espacio físico para la ubicación de dicho laboratorio con la distribución como se muestra en la figura 2.1..

(34) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 23. Figura 2.1 Distribución en planta del laboratorio. Fuente: elaboración propia. Propuesta del Software a utilizar por el sistema La selección de herramientas tales como softphones, analizadores de protocolos y PBX IP, están dentro de los requerimientos fundamentales [35]. En la tabla se muestra las alternativas presentadas para cada caso. Tabla 2.1. Alternativa de software. PBX. Asterisk, Yate, Free Switch, Open PBX. Softphone. X-Lite, 3CX, ZoIPER, SJphone. Analizador de protocolos. Wireshark, Tcpdump, CommView. Para la selección y evaluación de las herramientas a utilizar se debe realizar un análisis de las alternativas más viables tomando como referencia aspectos prácticos y de interés ya sea técnico como económico. Selección de PBX IP Los criterios que a tener en cuenta para la selección de esta herramienta son [35]: . Dominio de la plataforma: se refiere al conocimiento y profundidad de éste, que el desarrollador tiene acerca de la PBX IP..

(35) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. . 24. Documentación existente: hace referencia al material bibliográfico de ayuda existente para desarrolladores y usuarios acerca de la plataforma en cuestión.. . Complejidad de integración: determina el grado de dificultad que implica la puesta en operación de un sistema de este tipo.. . Costo de operación y mantenimiento: implica el dinero invertidos en su implementación, operación y mantenimiento.. La PBX IP seleccionada para la implementación del laboratorio VoIP, tomando en cuenta los criterios considerados, es Asterisk. Los beneficios que brinda tener un servidor de telefonía IP basado en Asterisk provienen del hecho de que se trata de un producto de código abierto, además utiliza hardware genérico, lo que permite no depender de un único fabricante de hardware y es mucho más económico [23]. Existen varias soluciones que utilizan a Asterisk como PBX IP tales como Elastix, Trixbox, AsteriskNOW y FreePBX. En este caso se elige la distribución Elastix basada en el sistema operativo CentOS, la cual posee una interfaz intuitiva de utilizar. Selección de los softphones. Los criterios a tener en cuenta para la selección de esta herramienta son: . Compatibilidad con los protocolos SIP, H.323 y IAX.. . Compatibilidad con el sistema operativo Windows.. . Documentación existente.. Los softphones seleccionados para utilizarse en las prácticas del laboratorio VoIP son: ZoIPer (para IAX) y X-lite (para SIP). Selección del analizador de protocolos Los criterios que se tuvieran en cuenta para la selección de esta herramienta son: . Dominio de la aplicación: se refiere al grado de conocimientos que se tiene del analizador respectivo..

(36) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. . 25. Compatibilidad: este punto está relacionado con la posibilidad del analizador de ser utilizado sin necesidad de interfaces de hardware y/o software adicionales al producto estándar.. . Costo: indica los términos de licencia y otros costos relacionados.. El analizador de protocolos seleccionado es Wireshark, puesto que es uno de los analizadores de protocolos más empleados. Wireshark se desarrolla bajo licencia pública general (GPL) y se ejecuta sobre la mayoría de sistemas operativos Unix y compatibles, incluyendo Linux, Solaris, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, y Mac Os X, así como en Microsoft Windows. Sus estadísticas y funciones gráficas son muy útiles, pues identifica los paquetes mediante el uso de colores. Incluye un lenguaje completo para la elaboración de filtros, la capacidad de mostrar el flujo reconstruido de una sesión de TCP y la reproducción de conversaciones VoIP [36]. 2.1.2 Esquema general de la red El laboratorio consta de 15 PC, más una estación de trabajo para el profesor, así como también un servidor en el cual estará instalada la central PBX IP disponible en el laboratorio, además se tendrá un servidor de ficheros desde donde los estudiantes podrán descargar diferentes máquinas virtuales (VM) con la PBX IP instalada y preconfigurada de tal manera que parte de las prácticas se puedan realizar localmente en las PC de los estudiantes. En la figura se muestra un esquema general de la red. Dentro de los terminales que se pueden utilizar para probar los servicios VoIP se encuentran los softphones que estarán instalados en las PC del laboratorio, pero también los estudiantes podrán utilizar dispositivos portátiles con interfaces de red WiFi tales como smartphones, tablets y laptops. Para ello es necesario la existencia de un AP inalámbrico que soporte el estándar IEEE 802.11r. También es viable el uso de teléfonos IP y de teléfonos analógicos, siendo necesario para el uso de los segundos un adaptador para terminales analógicos (ATA)..

(37) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 26. Figura 2.2 Esquema general del laboratorio VoIP. Fuente: elaboración propia. 2.1.3 Descripción de los elementos del laboratorio El laboratorio estará compuesto de tres elementos básicos para la transmisión de voz sobre la red IP. Estaciones de los estudiantes: Las computadoras dentro de otras funciones fungirán como terminales telefónicos y para ello se deben instalar los softphones X-lite y ZoIPer. Además dispondrán de la herramienta Wireshark para el análisis de protocolos.. Fig. 2.3 Descripción esquemática de la estación de estudiante. Fuente: elaboración propia..

(38) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 27. Estación del profesor: Esta estación tendrá la función de acceder a la interfaz de administración del servidor de la PBX IP, además de que desde ella se administrarán los accesos a las prácticas de laboratorio y a la descarga de las VM preconfiguradas. Servidor PBX IP: Este servidor será el encargado de comportarse como una central IP y capaz de transmitir la voz sobre la red de datos. Dispondrá de un software de aplicación GPL especializado que adaptará la señal de voz en una comunicación para cada uno de los diferentes estándares. Además provee funciones administrativas para el enrutamiento de las llamadas. El servidor tiene instalado Asterisk para ejercer la funcionalidad de PBX IP, todo esto bajo un sistema operativo CentOS 5.7. 2.2. Implementación del servidor PBX IP. El servidor PBX-IP maneja un amplio rango de operaciones para ser capaz de transmitir la voz sobre la red de datos. Estas operaciones incluyen validación de usuarios, enrutamiento, administración general del servicio, carga de clientes, control del servicio, registro de usuarios y servicios de directorio entre otros. 2.2.1 Elastix Elastix es un Servidor de Comunicaciones Unificadas que integra en un solo paquete algunas tecnologías claves como: . VoIP PBX. . Fax. . Mensajería Instantánea. . Email. Elastix es una distribución de software libre y está basado en el sistema operativo CentOS, una popular distribución Linux orientada a servidores [16]. Implementa gran parte de su funcionalidad sobre cuatro programas de software muy importantes como son Asterisk, Hylafax, Openfire y Postfix, [13, 16]..

(39) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 28. La distribución Elastix es muy utilizada en sistemas de telefonía IP Open Source, porque es muy estable, fácil de instalar y configurar, además de tener un excelente soporte por parte de la comunidad de usuarios y de sus creadores que se mantienen produciendo actualizaciones constantemente [23]. Elastix dada su confiabilidad, modularidad y sencilla operación se presenta como la mejor elección para desarrollar una PBX IP con Asterisk. Elastix permite poner en operación toda una plataforma de telefonía IP, desde un ambiente grafico Web para la administración de los servicios y la integración de los mismos de forma sumamente fácil y sencilla., sin que sea necesario conocer la línea de comandos de Linux y Asterisk [35]. Las características brindadas por Elastix son muchas y variadas, ya que incluye algunos paquetes de software, los cuales tienen sus propias particularidades. También agrega nuevas interfaces para el control y los reportes de sí mismo, lo que lo hace un paquete muy completo [35]. Protocolos y códecs utilizados en Elastix Elastix soporta los siguientes protocolos: . SIP. . IAX. . H.323. . MGCP. . SKINNY. Códecs soportados: ADPCM, G.711, G.722, G.723.1, G.726, G.7299 (si se compra licencia comercial), GSM, iLBC [16]. Una vez conectados, los usuarios pueden transmitir voz y vídeo en tiempo real, utilizando cualquiera de los protocolos y códecs soportados [35], [37]. 2.2.2 Principales herramientas que contiene Elastix La versión de Elastix que se utiliza para este trabajo es la 2.5 (estable) la cual tiene incluida Asterisk como núcleo. Esta versión de Elastix trae incluido un grupo de programas que.

(40) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 29. ayudan a la implementación de una central telefónica (PBX) y que se detallan a continuación: . vTiger CRMR and Sugar CRMR, Sistemas de CRM.. . A2BillingR: plataforma de tarjetas de llamadas y facturación para Asterisk.. . Flash Operator Panel, Consola de Operadora vía Web.. . Hylafaxun: software bastante depurado y estable para sistemas de faxes.. . Openfire: servidor de mensajería instantánea.. . Free PBX: interfaz de administración Web de Asterisk y componente esencial en Elastix.. . Sistemas de Reportes: este se encarga de brindar información detallada de las operaciones de la PBX.. . OSLEC: cancelador de eco basado en software.. . Postfix, servidor de correos sumamente estable.. Una ventaja de Elastix es que los elementos mencionados vienen instalados o pre instalados. Este software viene en un CD o un .iso autoinstalable con todos los componentes en un mismo lugar, por lo que no se tiene que ser un experto para iniciarlo. Las características provistas por Elastix son muchas y variadas, como ya se explicó antes, este incluye varios paquetes de software, donde cada uno incluye su propio conjunto de características: . Soporte para Video: se pueden realizar video-llamadas con Elastix.. . Soporte para Virtualización: es posible correr múltiples máquinas virtuales de Elastix sobre un mismo equipo.. . Interfaz Web para el usuario: realmente amigable.. . “Fax a email” para faxes entrantes: también se puede enviar documentos digitales a un número de fax a través de una impresora virtual.. . Interfaz para tarifas..

(41) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. . Configuración grafica de parámetros de red.. . Reportes de uso de recursos.. . Opciones para reiniciar/apagar remotamente.. . Reportes de llamadas entrantes/salientes y uso de canales.. . Módulo de correo de voz integrado.. . Interfaz Web para correo de voz.. . Módulo de panel operador integrado.. . Módulos extras SugarCRM y CallingCard incluidos (Ast2billing).. . Sección de descargas con accesorios comúnmente usados.. . Interfaz de ayuda embebido.. . Servidor de mensajería instantánea (Openfire) integrado.. . Módulo de Call Center (se debe descargar para su posterior instalación).. . Soporte multilenguaje.. 30. 2.2.3 Hardware para la instalación de Elastix Las necesidades de Elastix son similares a las de cualquier otra aplicación de tiempo real, debido a la necesidad de tener prioridad en el acceso al procesador y buses del sistema. 2.3. Instalación de Elastix. La instalación de Elastix se hace de una forma sencilla (ver el anexo 1). La imagen en formato .iso de Elastix se puede obtener de internet desde [35]. 2.3.1 Direccionamiento por consola Un vez que se concluye la instalación de Elastix la consola del sistema solicita un usuario para iniciar una sesión, por defecto el usuario con privilegios administrativos es root y en el campo de password se pone la contraseña que se definió cuando se llevaba a cabo el proceso de instalación de Elastix [13, 35, 38] (ver figura 2.4)..

(42) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 31. Figura 2.4. Consola de autenticación [13, 35, 38]. Al ingresar al sistema aparece el mensaje: For Access to the Elastix web GUI use this URL: http://direccion IP, donde la dirección IP es la que se definió cuando se llevaba a cabo el proceso de instalación (ver anexo I).. Figura 2.5. Consola del área de trabajo [35]. 2.3.2 Elementos fundamentales del sistema Para acceder a la interfaz web del servidor Elastix se coloca en la barra de direcciones del navegador web (Firefox, IE, Chrome, etc) la dirección IP asignada al servidor. Debe aparecer un aviso indicando que no conoce esa entidad emisora de certificados. Lo anterior se debe a que Elastix se comunica por SSL, por lo que emite un certificado para establecer una conexión segura, este certificado se debe agregar a la lista de certificados válidos para poder establecer la conexión con el servidor a través del protocolo HTTPS. Una vez que se.

(43) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 32. establezca la conexión se visualizará la página de inicio de Elastix, donde hay que autenticarse (ver figura 2.6).. Figura 2.6. Interfaz web de Elastix para autenticarse [35].. Luego de introducir el nombre de usuario y la contraseña válidos, aparece la ventana Dashboard, donde se presenta un resumen de las actividades principales de la PBX, como son llamadas, faxes, voicemails, eventos del calendario y e-mails del sistema según se muestra en la figura 2.7 [35]..

(44) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 33. Figura 2.7. Interfaz web de Elastix [35].. 2.3.3 Administración Web de Elastix La administración Web de Elastix está en inglés, aunque se haya instalado el sistema en español. Para corregir esto se va a la pestaña System y después a preferences y se selecciona el idioma español del listado de idiomas. En este mismo campo se pueden realizar algunas variaciones: fecha y hora (que deben ser precisas y configuradas porque muchos programas que emplea la PBX se basan en esa información), aspecto del sistema, y currency para indicar el tipo de moneda a usar en el sistema. 2.3.4 Configuración PBX y creación de extensiones Para la parte de la configuración PBX Elastix ha integrado FreePBX, que es un software de configuración y control de Asterisk cuyo fin es facilitar mediante una interfaz gráfica (GUI) las labores habituales de mantenimiento. Genera los archivos de configuración de Asterisk, incluido el plan de marcado en función de la configuración que el usuario introduce desde la Web [16]. Dicha configuración se almacena en una base de datos MySql, y es convertida en archivos de configuración de Asterisk mediante una aplicación llamada retrieve_conf. Cada vez que se pulsa en la barrita roja que dice: Apply Configuration Changes Here, se invoca al script retrieve_conf, que también puede ser llamado a través de la línea de comandos [16]. Para crear una extensión se hace clic en la pestaña nombrada PBX. Ahí se va a desplegar un amplio menú [35] (Ver figura 2.8). Para empezar a crear una nueva extensión se debe indicar que tipo de extensión se va a crear, para el caso de una extensión SIP e IAX se da clic al botón submit y se presentará una serie de campos que se deben llenar, al final se da clic en submit para guardar los cambios..

(45) CAPÍTULO 2. PROPUESTA DE INFRAESTRUCTURA DEL LABORATORIO VoIP. 34. Figura 2.8. Creación de extensiones [35], [16].. 2.4. Conclusiones parciales. El diseño de una infraestructura de laboratorio utilizando Elastix es una opción viable debido a su bajo costo de implementación y a la facilidad de uso que ofrece la interfaz web de administración de esta popular solución VoIP de software libre. Cabe destacar que la infraestructura es tan escalable como se quiera ya que se le pueden ir agregando elementos de red en dependencia de los terminales con los que se cuente y de los adaptadores de medio disponibles. Además ofrece la flexibilidad de que se puede virtualizar la PBX IP, de tal manera que se pueden poner a disposición de los estudiantes distintas máquinas virtuales preconfiguradas y listas para su uso..

(46) CAPÍTULO 3. PROPUESTA DE PRACTICAS DE LABORATORIO. 35. CAPÍTULO 3. Propuesta de las prácticas de laboratorio de VoIP. Los laboratorios de redes permiten a los estudiantes poner en práctica los conocimientos teóricos adquiridos [39]. Por ello es de gran importancia que dichos laboratorios permitan la implantación de escenarios variados de prácticas, siendo en el caso particular de la tecnología VoIP una necesidad imperiosa debido a la heterogeneidad del entorno en el cual esta tecnología puede utilizarse. 3.1 Integración de los componentes del Laboratorio VoIP Las práctica de laboratorio requieren de una serie de pasos lógicos para lograr su máximo aprovechamiento, se describen a continuación [35]: Adquisición de guía del laboratorio: el profesor encargado de la asignatura pone a la disposición de los alumnos a través del medio que él estime apropiado la guía de laboratorio. De esta manera el estudiante accede a la guía respectiva y está listo para presentarse al laboratorio. Organización de grupos de trabajo: los alumnos son agrupados por el docente de acuerdo a la práctica de laboratorio a realizar. Inicio de la práctica de laboratorio: Cada estudiantes siguiendo los pasos indicados en sus guías y apoyándose del material de la asignatura desarrolla los procedimientos requeridos. Fin de la práctica: El estudiante finaliza la práctica de laboratorio Evaluación de la práctica: El profesor decide el criterio de evaluación del laboratorio, es decir es responsable de definir la forma de evaluación de la práctica de laboratorio..

(47) CAPÍTULO 3. PROPUESTA DE PRACTICAS DE LABORATORIO. 36. Estructura de las prácticas de laboratorio En la educación, el proceso de enseñanza-aprendizaje es de suma importancia para el desarrollo del contenido de una asignatura. En tal proceso intervienen tres grandes factores: la teoría, el estudio personal y las prácticas de laboratorio. La figura 3.1 muestra la relación entre estos factores.. Figura 3.1 Relación entre los factores del proceso Enseñanza-Aprendizaje [35]. El laboratorio para el análisis de los protocolos de VoIP pretende ser una herramienta metodológica complementaria en el proceso antes mencionado y para ello se diseñan guías de laboratorio. De esta forma el alumno tendrá la posibilidad de poner de manifiesto los conocimientos teóricos. Partes de una guía de laboratorio práctico . Objetivos: plantea las metas que se pretende que el alumno alcance al finalizar la práctica.. . Introducción teórica: brinda un resumen de los conceptos necesarios para la comprensión y desarrollo. De esta manera se asegura que los objetivos que persigue la práctica se cumplan..