Contribución al interfuncionamiento de la red telefónica pública conmutada con las redes de paquetes

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA. “Contribución al Interfuncionamiento de la Red Telefónica Pública Conmutada con las Redes de Paquetes.”. Autores: Roger López García. Elier Broche Pino. Tutor: MSc. Humberto Beceiro García.. Santa Clara 2004 “Año del 45 aniversario del Triunfo de la Revolución”.

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica. Departamento de Telecomunicaciones y Electrónica. TRABAJO DE DIPLOMA “Contribución al Interfuncionamiento de la Red Telefónica Pública Conmutada con las Redes de Paquetes.” Autores: Roger López García. E-mail: [email protected] Elier Broche Pino. E-mail: [email protected] Tutor: MSc. Humberto Beceiro García. E-mail: [email protected]. Santa Clara 2004 “Año del 45 aniversario del Triunfo de la Revolución”.

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Gerencia Comercial de ETECSA en Ciego de Ávila como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Telecomunicaciones 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 de los Autores. 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) AGRADECIMIENTOS.

(5) AGRADECIMIENTOS A nuestros padres y hermanos que de una forma u otra nos han ayudado en todo momento, A nuestro tutor que nos brindó un grandísimo apoyo desde que comenzamos este trabajo, A Alberto, Suarges, Jose Edel, Yadier y Charlis que nos brindaron su apoyo, A todos los que nos han ayudado a confeccionar este trabajo, directa o indirectamente,. Muchas Gracias..

(6) RESUMEN.

(7) RESUMEN El presente trabajo responde a la necesidad imperante en nuestro país de hacer un análisis general respecto a la introducción de la tecnología de VoIP como parte de un empeño superior: La introducción de las Redes de Próxima Generación cuyas ventajas son tratadas en el desarrollo de este trabajo. Para alcanzar este empeño es necesario lograr un óptimo interfuncionamiento entre la red PSTN actual y las redes de paquetes, aspecto también abordado. El trabajo además trató el estudio de la señalización entre estas redes y las arquitecturas de red propuestas por distintos fabricantes. A partir del estudio de los proveedores antes mencionado y de las situaciones concretas de la red de telecomunicaciones de Cuba se arriba a la conclusión que existen dos proveedores de arquitecturas de red con grandes posibilidades de ser los seleccionados para la implantación en el país de una Red de Próxima Generación (NGN), los cuales son: ALCATEL y HUAWEI Este trabajo constituye una herramienta más a la hora de analizar los posibles tipos de tecnologías a introducir y en el conocimiento de los protocolos que hoy se observan en los diferentes segmentos de red, con vistas al logro de interoperabilidad, creación de nuevos servicios y solución de otros problemas que han aparecido ante el surgimiento de nuevos escenarios..

(8) INDICE.

(9) INDICE Pág. Introducción……………………………………………………………………………………... 1. Capítulo 1………………………………………………………………………………………... 4. 1.1 Introducción………………………………………………………….............................. 4. 1.2 Arquitectura de Redes de VoIP…………………………........................................... 4. 1.3 Tipos de Pasarelas.................................................................................................. 6. 1.3.1 Pasarelas SOHO................................................................................................ 6. 1.3.2 Pasarelas de Acceso Residencial...................................................................... 8. 1.3.3 Pasarelas Troncales.......................................................................................... 10. 1.3.4 Pasarelas de Señalización................................................................................. 10. 1.3.5 Representación de los diferentes tipos de Pasarelas en una Arquitectura VoIP………………………………………………………………………………….... 11. 1.4 Protocolos más utilizados en las Redes de VoIP………………………..………....... 11. 1.4.1 Protocolo H.323…………………………………………………………………….... 11. 1.4.2 Protocolo de Iniciación de Sesiones (SIP)………………………………………... 14. 1.4.2.1 Funcionamiento del SIP……………………………………………………….. 15. 1.4.3 Protocolo MGCP/H.248/MEGACO………………………………………………... 19. 1.5 Integración de VoIP y PSTN…………………………………………………………..... 21. 1.5.1 SIGTRAN…………………………………………………………………………..... 21. 1.5.2 Protocolo SCTP……………………………………………………………………... 22. 1.5.3 Capas de Adaptación de SIGTRAN…………………………………………….... 23. 1.6 SIP-T……………………………………………………………………………………..... 29. 1.6.1 Arquitectura de SIP-T……………………………………………………………..... 30. 1.6.1.1 Modelo PSTN-IP-PSTN………………………………………………………... 30. 1.6.1.2 Modelo PSTN-IP-IP…………………………………………………………..... 31. 1.6.1.3 Modelo IP-IP-PSTN…………………………………………………………..... 31. 1.7 Bearer Independent Call Control (BICC)…………………………………………….... 31. 1.7.1 Arquitectura de BICC……………………………………………………………..... 32. 1.7.2 Capacidades de BICC……………………………………………………………... 33. 1.8 Internet/PSTN Interworking (PINT)…………………………………………………….. 34. 1.9 PSTN/Internet Interworking (SPIRITS)………………………………………………... 37. 1.10 Integración Red Inteligente/IP……………………………………………………….... 40.

(10) 1.10.1 Red Inteligente…………………………………………………………………….. 41. 1.10.1.1 Red Inteligente e Internet…………………………………………………..... 43. 1.11 Redes de Próxima Generación……………………………………………………….. 46. 1.11.1 Arquitectura general de una NGN……………………………………………….. 46. 1.11.2 Arquitectura Softswitch………………………………………………………….... 48. 1.11.3 Softswitch en una Red VoIP……………………………………………………... 50. 1.11.3.1 Comunicación entre Softswitchs…………………………………………..... 51. 1.11.3.2 Interfuncionamiento…………………………………………………………... 51. 1.11.3.3 Comunicación con Pasarelas de Señalización…………………………..... 51. 1.11.3.4 Servicios de Red Inteligente y Softswitch………………………………...... 52. 1.12 APIs…………………………………………………………………………………….... 52. 1.12.1 PARLAY…………………………………………………………………………..... 52. 1.12.2 JAIN……………………………………………………………………………….... 54. 1.12.3 Diferencias entre JAIN y PARLAY……………………………………………..... 56. Capítulo 2………………………………………………………………………………………... 58. 2.1 Introducción............................................................................................................. 58. 2.2 Expectativas de la Red de Próxima Generación.................................................... 58. 2.3 Propuestas de Redes de Próxima Generación........................................................ 58. 2.3.1 Arquitectura de Red de Próxima Generación Alcatel....................................... 59. 2.3.2 Otras aplicaciones del MGC............................................................................. 62. 2.3.2.1 Interfuncionamiento basado en SIP............................................................ 62. 2.3.2.2 Voz sobre ATM en los Enlaces Troncales.................................................. 63. 2.3.3 Arquitectura de Red de Próxima Generación Huawei...................................... 65. 2.3.3.1 Sustitución de una Central Clase 5............................................................. 66. 2.3.3.2 Sustitución de una Central Clase 4............................................................. 68. Conclusiones.................................................................................................................... 70. Recomendaciones............................................................................................................ 71. Referencias Bibliográficas................................................................................................ 72. Bibliografía........................................................................................................................ 74. Gosario de Siglas y Términos........................................................................................... 76. Anexo 1............................................................................................................................. 82. Anexo 2............................................................................................................................. 83. Anexo 3............................................................................................................................. 84. Anexo 4............................................................................................................................. 85.

(11) INTRODUCCION.

(12) Introducción. INTRODUCCION El tema relacionado con la convergencia de redes en el mundo actual es un tema muy polémico y de reciente surgimiento. Esto se debe a la necesidad de lograr una red única que pueda satisfacer todas las exigencias de los clientes. Por este motivo actualmente se dedican grandes esfuerzos en todo el mundo dirigidos en este sentido, debido a que todavía existen algunas deficiencias las cuales deben ser eliminadas. No deja de ser cierto que la introducción de dicha tecnología en Cuba tendrá en los próximos años un proceso de crecimiento progresivo por los grandes beneficios que pueden aportar tanto a ETECSA, como al país, por la vía de la reducción de los mayores costos de inversiones posibles y operación, así como por la disponibilidad de una red idónea para las nuevas Plataformas de Información e Interactivos Multimedia que emergen y a las que nuestro país no puede dejar de estar al día con el fin de desarrollarse más aun en este gran mundo de las telecomunicaciones. El desarrollo de este trabajo suministrará importantes experiencias en la implementación de la Voz sobre IP (VoIP) en ETECSA, como uno de los pilares fundamentales que sustenta la migración a Redes de Próxima Generación y a su vez servirá como material de apoyo para la selección del equipamiento idóneo, teniendo en cuenta la presencia de varios proveedores, tales como ALCATEL, HUAWEI, CISCO, entre otros. El presente trabajo tiene como objetivo analizar los procesos de señalización entre la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) y las redes de paquetes, incluyendo la Internet, con vista a lograr una mejor interconexión entre ellas, para así brindar un mejor servicio a los abonados y además con el interés de hacer un aporte más en la introducción de un tipo de tecnología muy actual y moderna del mundo desarrollado en nuestro país. Para ello existen las siguientes Interrogantes Científicas: ¿Cómo superar las barreras técnicas para un mejor interfuncionamiento de la PSTN (Red Telefónica Pública Conmutada) con las redes de datos, incluyendo la Internet, dado el escenario actual y perspectivo del desarrollo de las Telecomunicaciones?. 1.

(13) Introducción. ¿Qué posibilidades técnicas presentan importantes proveedores como Alcatel y Huawei para satisfacer los requerimientos de migración de las redes de telecomunicaciones de Cuba?. ¿Qué variantes pudieran utilizarse para la digitalización de la red de Cuba en correspondencia con las nuevas tecnologías? En la implementación de esta tecnología, ¿Cuáles serán los protocolos a utilizar en los diferentes segmentos de la red ? Con este trabajo se pretende responder todas las interrogantes anteriormente expuestas y a su vez hacer un llamado al seguimiento de esta problemática. Para la confección de este proyecto se realizarán actividades como: • Estudiar el estado actual de los protocolos de señalización en una red con presencia de tecnologías de conmutación de circuitos y de paquetes. •. Proponer las posibles vías de interfuncionamiento entre la Red Inteligente y las Redes IP en Cuba, a partir de la plataforma adquirida en el país y qué posibilidades existen para la creación de nuevos servicios.. • Proponer Arquitecturas de Red de Próxima Generación, con dos soluciones de dos proveedores internacionales y que al menos una utilice Softswitch como elemento NGN para la Red Pública de Telecomunicaciones de Cuba, dando solución a los principales problemas de interoperatividad de tecnologías y asegurando la disponibilidad global de los servicios. En la elaboración de este trabajo se realizará una profunda búsqueda en la bibliografía primaria existente, así como la búsqueda de información de importantes proveedores, además de búsquedas automatizadas en fuentes electrónicas, principalmente en Internet, teniendo en cuenta que este es un tema muy dinámico y novedoso, por lo que se requiere actualización constante. Se utilizarán también, materiales de importancia, como las Recomendaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), las Request for Comments (RFC), que constantemente evolucionan con el desarrollo de Internet, propiciando así el. 2.

(14) Introducción. interfuncionamiento de las redes y tecnologías como la Telefonía IP, así como revistas especializadas en esta rama de las telecomunicaciones. La realización del presente trabajo tiene un gran impacto económico significativo, debido a que la comprensión de este tema y la implementación de estas tecnologías posibilitará: •. Elevar la densidad telefónica del país.. •. Elevar la informatización de nuestro país.. •. Mejoras en la Calidad del Servicio Telefónico.. •. Permite introducir nuevas Tecnologías sin la necesidad de grandes inversiones.. •. Incorporación de nuevos Servicios. •. Permite la Convergencia de Redes.. El trabajo se ha concebido para que sea utilizado en la interconexión de la PSTN con las redes de paquetes como soporte de servicios de distintos medios, principalmente la voz, lo que constituye una tendencia actual en el campo de las telecomunicaciones, garantizando su aplicación técnica en nuestro país. También puede aportar resultados docentes, considerando la posibilidad de utilizar estos materiales en la preparación de los especialistas de ETECSA, en las universidades y en la educación politécnica.. 3.

(15) CAPITULO I:. SEÑALIZACIÓN EN LAS REDES DE PAQUETES.

(16) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. CAPITULO 1 SEÑALIZACION EN LAS REDES DE PAQUETES. 1.1 Introducción El desarrollo y expansión en el uso de la Telefonía IP en el mundo de hoy es una realidad. Sin embargo, las enormes inversiones realizadas en la infraestructura para la telefonía por conmutación de circuitos no van a desaparecer de la noche a la mañana, por lo que es imprescindible el interfuncionamiento entre la Telefonía IP y la PSTN (Red Telefónica Pública Conmutada). Lograr una adecuada interrelación entre las redes IP y PSTN para ofrecer un servicio telefónico de calidad depende de muchos factores, los cuales serán analizados en este Capítulo. 1.2 Arquitectura de redes de VoIP. Las telecomunicaciones durante muchos años estuvieron centradas en la comunicación de voz y fax sobre redes de conmutación de circuitos. En la actualidad esta situación está cambiando, debido a que las redes de datos que anteriormente estaban separadas de las redes de voz, hoy en día tienden cada vez más a fusionarse [8]. Esta fusión, se ha propiciado por distintos avances tecnológicos y las propias necesidades de los clientes y los operadores. Entre los aspectos tecnológicos más importantes, puede destacarse el surgimiento de un tipo especial de microprocesador DSP (Procesador de Señales Digitales). Los DSPs son dispositivos con poderosas instrucciones de computacionales, que permiten el procesamiento de la Voz, Video y Fax, así como otras señales analógicas en una variedad de formatos digitales para su transporte sobre una red de datos.. Una. aplicación común de estos dispositivos es en el tratamiento del flujo de información analógico proveniente de una PBX (Central de Conmutación Privada), alcanza un integrador de voz y datos, basado en DSP (situado dentro de la pasarela de VoIP), el cual procesa el flujo y lo entrega a una red de datos. Un segundo integrador, situado en cualquier lugar de la red de datos, realiza un proceso inverso y permite la entrega de la información original, según los medios utilizados, como se observa en la figura 1.1. Estos. 4.

(17) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. integradores son conocidos como Pasarelas de Medios, donde se destacan elementos como los DSPs, que realizan entre otras, las funciones necesarias para convertir las señales de voz analógicas en señales PCM (Pulse Code Modulation), que se entregan al CODEC (Codificador/Decodificador) para formar entonces una trama de voz. En la mayoría de los casos los CODECs, también comprimen de acuerdo a distintos estándares, entre los que se destacan G.711, G723.1 y G729.. Figura 1.1 Arquitectura General de VoIP.. Los Software de formación de paquetes dentro del DSP toman la trama y crean los paquetes, los cuales son enviados al procesador de la Pasarela. En dicho procesador se determina el número destino y el mismo es mapeado a una dirección IP, una cabecera IP de 20 bytes es agregada al paquete, al igual que una UDP de 8 bytes con los Sockets Fuente y Destino. Por último, los Enrutadores y los Conmutadores en la Internet u otra red IP, examinan la dirección de los paquetes IP para identificar la ruta destino. La considerable disminución de los precios de los DSPs en el mercado, ha permitido el desarrollo de un nuevo tipo de red híbrida (Redes Integradas Voz/Datos). Las redes de datos son diseñadas para llevar datos de un lugar a otro. Las mismas pueden ser del tipo LAN (Redes de Área Local) o WAN (Redes de Área Extendida). La integración voz/datos tiene su más fuerte aplicación sobre las WAN, no sólo por la. 5.

(18) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. disminución de los costos de operación, mantenimiento y gestión de la red, lo cual propicia la posible aplicación de tarifas más ventajosas a los clientes, sino además por la posibilidad de proveer nuevos servicios y aplicaciones que demandan los clientes, especialmente los multimedios sobre una red integrada, basada en paquetes. La figura 1.1, ilustra una arquitectura potencial de VoIP, que ofrece gran flexibilidad con respecto a su escalabilidad en su despliegue hacia grandes redes de datos para la provisión de los servicios de VoIP. En esta arquitectura, las pasarelas están situadas en el borde de la red. La manipulación de las llamadas y la gestión han sido movidas hacia otros dispositivos (Agentes de Llamadas/Controladores de Pasarelas de Medios) los cuales son responsables de la señalización de las llamadas de voz. Si un Agente de Llamadas o Controlador de Pasarela de Medios (MGC según su sigla en inglés) está fuera de servicio por cualquier razón, otra puede asumir la responsabilidad sobre las pasarelas. Un aspecto de gran importancia, es que la inteligencia para las funcionalidades del control de la llamada se ha eliminado del hardware (pasarela de medios) hacia una computadora dedicada de propósitos generales. Otros elementos tales como AAA (Autenticación, Autorización y Contabilidad), servidores de aplicaciones y facturación, sistemas de gestión etc., no se describen la figura 1.1. Hay varios tipos de pasarelas, llamadas SOHO (Small Office Home Offices), Residenciales, Troncales o de Enlace, así como y Pasarelas de Señalización. La funcionalidad de cada categoría se explica a continuación. 1.3 Tipos de Pasarelas. Existen diferentes tipos de pasarelas, las cuales son utilizadas en los diferentes segmentos de la red y de acuerdo con el tipo de función que se desea realizar [8]. A continuación se definen y explican algunas de ellas. 1.3.1 Pasarelas SOHO. Los negocios SOHO (Small Offices and Home Offices) están exigiendo más ancho de banda. El acceso Internet para servicios tales como voz, vídeo, y datos y para aplicaciones tales como vídeo compartido (streaming), navegador Web, e-mail, VoIP (Voz sobre IP), fotografías digitales, Video en demanda, archivos MP3, juegos en línea, y compras en línea utilizan imágenes de alta resolución, son los responsables de dichas exigencias. Los ruteadores SOHO también proporcionan acceso Internet a múltiples. 6.

(19) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. aplicaciones de información tales como múltiples Computadoras Personales (PC), impresoras, scanners, teléfonos VoIP y periféricos multifunción. El uso de PCs y dispositivos inteligentes (teléfonos IP, entretenimiento y dispositivos electrónicos) continúan creciendo, de ahí la necesidad de una red única, con acceso controlado y una seguridad de acceso a la Internet. Esta demanda ha conducido al desarrollo de una nueva serie de pasarelas para el mercado de SOHO. Estas pasarelas tienden un puente entre las redes internas (Ethernet, Ethernet inalámbricas, líneas de potencia) hacia la conectividad WAN usando tecnologías tales como ISDN (Red Digital de Servicios Integrados), xDSL (miembro “x” de la familia de Línea de Subscriptor Digital), FWA (Fixed Wireless Access) [8]. Las pasarelas SOHO conectan las LANs (Red de Área Local) a Internet / WAN (Red de Área Extendida) en las casas y pequeñas oficinas y manejan las interconexiones entre los dispositivos de la LAN. Los enrutadores SOHO integran un módem de banda ancha con un router dentro de una simple caja. Esto ofrece capacidad de la voz, múltiple control del canal, NAT (Network Address Traslation), DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y algoritmos de compresión para mejorar el funcionamiento. Los enrutadores también proporcionan seguridad, cifrado, y un cortafuego de aislamiento para apoyar las transacciones seguras del comercio electrónico, el acceso desde proveedores de servicios autorizados, y crean un ambiente seguro para la entrega de servicios desde una red pública tal como Internet. Esto también presume capacidades de gestión remotas como ayuda técnica raramente presente en los sitios pequeños y alejados. Los enrutadores no dependen generalmente de las PCs y son una plataforma para proporcionar servicios de valor agregado, permitiendo la interconexión con PBX existentes y de este modo realizar llamadas a través de Internet. Las pasarelas de VoIP son utilizadas en ambos casos para conectar los dispositivos de VoIP con PBX proporcionando conectividad de la voz al mundo exterior o para realizar VoIP a través de la conexión WAN a Internet. Tales panoramas se ilustran en las figuras 1.2 a y b.. 7.

(20) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Figura 1.2.a) Pasarela Residencial SOHO. Figura 1.2.b) Pasarela Residencial SOHO. 1.3.2 Pasarelas de Acceso Residencial. Las Pasarelas Residenciales son las responsables del soporte de los usuarios finales [8]. Esto significa que ellos pueden ser equipados con interfaces que soportan clientes POST, PBXs y dispositivos de acceso ISDN. Las pasarelas residenciales tienen una interfaz de señalización con el Agente de Llamada o Controladores de Pasarelas de Medios, el cual asiste en el establecimiento de llamadas y proporcionándole un servicio telefónico convencional a los usuarios conectados físicamente a la Pasarela Residencial. La funcionalidad principal de las Pasarelas Residenciales incluye la transcodificación del canal de voz de la conmutación de circuito TDM a varios formatos codificados, la cancelación del eco, la detección del tono y la regeneración y paquetización de las muestras de la voz en paquetes RTP. Estos interfaces de las pasarelas de acceso a una red de transporte de paquetes puede ser controlada por un Softswitch (estudiado más adelante), proporcionando varios interfaces de acceso de usuario, tales como:. 8.

(21) Capitulo 1. • • • • •. Señalización en las Redes de Paquetes. POTS PBX Trunking Interface ISDN xDSL Línea arrendada (ATM, FR, TDM). La figura 1.3 ilustra los bloques básicos de una Pasarela de Medios.. Figura 1.3 Pasarela de Acceso Residencial.. El costo por puerto de una pasarela de medios es a menudo el factor primario que se tiene en cuenta en la arquitectura del producto [8]. El proveedor de servicio calcula el costo del equipamiento basado en una combinación de los parámetros siguientes: el costo en capital del equipo e inmobiliarios mensuales del equipo basados en el costo de la operación incluyendo mantenimientos y consumo de energía (OA&M). Los diseñadores de sistemas están ahora adoptando la tecnología DSP de próxima generación para bajar los costos en múltiples frentes: •. El costo por puerto para nuevos DSP está ahora por debajo de $ 5.00, aún para complejas pilas.. •. En la actualidad es factible un consumo de energía en la gama de 5-20 mW por puerto.. •. Las densidades de puertos han alcanzado 200 puertos por dispositivos, lo cual ha reducido dramáticamente el componente del sobre costo por puerto básico.. Capitalizando estas características, los vendedores de equipamiento están ahora en una posición para promover densidades de puertos notables de 50.000 - 100.000 puertos por. 9.

(22) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. pasarela. En efecto, los vendedores que ofrecen densidades más bajas que estás corren el riesgo de promover soluciones no competitivas. 1.3.3 Pasarelas Troncales. Las pasarelas troncales son responsables de la comunicación entre las redes SCN (Redes de Conmutación de Circuitos) e Internet y la conversión de los paquetes de RTP a TDM y viceversa [8]. Por lo tanto, proporcionan el interface de comunicación entre la PSTN y la Internet. Una o más pasarelas troncales pueden funcionar bajo control del Agente de Llamadas o Controlador de Pasarelas de Medios. El tronco puede soportar varios interfaces a la PSTN tales como DS-1, DS-3, E3, OC-3, STM-1 etc. Tal pasarela se ilustra en la figura 1.4.. Figura 1.4 Pasarelas Troncales.. 1.3.4 Pasarelas de Señalización. Las pasarelas de señalización sirven como puente entre el SS7 y la red IP, traduciendo la información de señalización entre los dos, mientras que proporciona inteligencia adicional para la seguridad y el control, además de la redundancia de la seguridad. La pasarela de señalización funciona estrechamente con la PSTN, proporcionando escalabilidad y rentabilidad mientras que reduce al mínimo los problemas asociados a servicios existentes y al equipamiento. Las pasarelas de señalización permiten a los proveedores de servicios impulsar funciones y servicios existentes en la red SS7 e integra estos servicios a la red IP. Los ejemplos de tales características incluyen la Portabilidad de Números Locales, el Número Libre de Pagos, Servicios Prepagados, etc.. 10.

(23) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. 1.3.5 Representación de los diferentes tipos de Pasarelas en una Arquitectura VoIP. En la siguiente figura, se muestra la implementación de los diferentes tipos de Pasarelas descritas anteriormente en una Arquitectura de VoIP.. Figura 1.5 Implementación de los diferentes tipos de Pasarelas en una Arquitectura VoIP.. 1.4 Protocolos más utilizados en las Redes de VoIP. En las redes de VoIP se utilizan diversos protocolos, los cuales son de gran importancia para el funcionamiento de la misma, así como para lograr una mejor interrelación de estas con la PSTN. Dentro de los protocolos más utilizados se pueden mencionar el H.323, el SIP y el MEGACO/H.248. 1.4.1 Protocolo H.323. H.323 fue el primer protocolo en aparecer, más recientemente ha aparecido SIP, su orientación hacia Internet y la experiencia adquirida de H.323 hacen de SIP un protocolo más eficiente [2].. 11.

(24) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Es una recomendación de la UIT-T que describe una arquitectura para el soporte de comunicaciones de audio, vídeo y datos en tiempo real sobre redes basadas en paquetes [12] [13]. La utilización de comunicaciones audio-visuales se expande mediante herramientas adicionales para la colaboración. Estas herramientas pueden incluir componentes de comunicación gráfica como editores de texto en red y “whiteboards”. En un inicio, el desarrollo de H.323, estuvo enfocado hacia las LANs corporativas [6] [8], sin embargo, su alcance se ha ampliado en la actualidad a cualquier red basada en paquetes como redes MAN, intra redes e inter redes (incluyendo la Internet). En la Recomendación H.323 de la UIT-T (Sistemas de Comunicación Multimedios Basados en paquetes), se trata sobre la manera en que los teléfonos IP o los teléfonos existentes pueden conectarse mediante adaptadores a redes de paquetes e interfuncionar con la PSTN a través de pasarelas [12]. H.323 es el estándar más utilizado para las soluciones de VoIP en la actualidad; sus capacidades de interfuncionamiento (interworking) permiten no sólo la comunicación con terminales en la PSTN, sino también el soporte de sesiones con dispositivos multimedia en la N-ISDN, B-ISDN y en LAN con QoS [12]. La H.323 forma parte de una serie mayor de normas que facilitan las videoconferencias a través de una variedad de redes. Conocida como H.32X, dicha serie incluye la H.320 para la RDSI de Banda Estrecha (ISDN), la H.321 para la ISDN de Banda Ancha (B-ISDN) y la H.324 para la Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN). En la figura 1.6, se ilustra la serie de protocolos de H.323.. Figura 1.6 Serie de protocolos H.323.. 12.

(25) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Consta de un conjunto de especificaciones UIT-T de las series H, G y T, así como también RFCs del IETF (ver la Figura 1.6). Las comunicaciones conforme a la H.323 son una combinación de señales de audio, video, datos y control. La H.323 incluye lo siguiente [12]: •. H.245 para el control,. •. H.225.0 para el establecimiento de conexiones,. •. H.332 para grandes conferencias,. •. H.450.1, H450.2 y H.450.3 para servicios suplementarios,. •. H.235 para la seguridad, y. •. H.246 para el interfuncionamiento con servicios conmutados.. Las capacidades de audio, el transporte de medios RTP/RTCP, el establecimiento de llamadas, la inscripción, control de admisión y estado (RAS), así como la señalización H.245 son componentes requeridos; las demás capacidades, incluido el video y los datos, son optativas. La norma H.323 emplea un modelo entre pares donde el terminal de origen y/o la pasarela es una entidad par de la terminal y/o pasarela destinataria. Optativamente, requiere una función de controlador de acceso de puerta análoga a un gestor de conexiones (Gatekeeper). La H.323 tiene su mayor aplicación en los puntos extremos que poseen potencia procesadora integrada. Estos incluyen los clientes de telefonía Internet con PC y las pasarelas VoIP integradas con centralitas privadas y sistemas esenciales con posibilidad inherente de procesamiento de llamadas. La H.323 es la norma más usada entre las soluciones de la primera generación de telefonía Internet. Entre las mayores ventajas de H.323, destacan su madurez y alto grado de interfuncionamiento con equipos de diferentes fabricantes. La recomendación define cuatro nodos para el soporte de las sesiones y la interconexión con otras redes (ver la Figura 7). Estos son [2]: •. Los terminales H.323. PC o terminales específicos con aplicaciones de voz (vídeo y datos opcionales) sobre la torre de protocolos H323.. •. Los Gatekeepers. Aunque se trata de un elemento opcional, es también el más importante; realiza funciones de mapeo de direcciones, gestión de ancho de banda,. 13.

(26) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. gestión de terminales, control de admisión y opcionalmente señalización, gestión y autorización de llamadas. •. El MCU (Multipoint Control Unit). Ofrece el soporte necesario para sesiones con tres o más participantes (gestiona recursos, negocia codecs, etc.).. •. Los Gateways. Nodo opcional para interworking, se encarga de la traducción de la señalización, conversión y transferencia de los formatos de los datos.. El contexto de una sesión determinará los nodos que intervendrán: Gateways para sesiones con terminales en otras redes, MCU en multiconferencia y Gatekeepers para gestionar la comunicación. A continuación puede verse la representación esquemática de una Arquitectura H.323. Figura 1.7 Arquitectura de Red H.323. 1.4.2 Protocolo de Iniciación de Sesiones (SIP). El Protocolo de Iniciación de Sesiones (SIP), creado por el grupo de trabajo de control de sesiones de medios y partes múltiples (MMUSIC) del IETF, y especificado como norma propuesta (RFC 3261), está fundamentado en una arquitectura simple textual de respuesta a pedidos, similar a otros protocolos Internet tales como el HTTP (HyperText Transfer Protocol). La norma propuesta se publicó en junio de 2002. El trabajo relativo al SIP atrajo suficiente atención como para crear un grupo de trabajo SIP por separado para continuar su perfeccionamiento. Desde su publicación, se ha reconocido que el SIP requiere extensiones para ofrecer aplicaciones telefónicas con la calidad en las. 14.

(27) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. comunicaciones públicas y el grupo de trabajo del SIP está considerando propuestas para lograr esto. Dichas propuestas suman una nueva funcionalidad al protocolo SIP básico, tal como el uso de MCU para conferencias de partes múltiples y la funcionalidad de la transferencia de llamadas, entre otras. El protocolo de descripción de sesiones (Session Description Protocol = SDP) se usa en el SIP para comunicar parámetros de la sesión [12], tales como la codificación de medios. El grupo MMUSIC está trabajando para mejorar la funcionalidad del SDP. La adopción por PacketCable, un proyecto de CableLabs y sus miembros, constituye la más significativa entre las primeras adopciones del SIP. En la iniciativa de PacketCable se reconoció también que el SIP debe extenderse para que ofrezca servicios de calidad de comunicaciones públicas. SIP es un protocolo de control de la señalización entre pares para crear, modificar y finalizar sesiones [7] [8] [9] (p. ej., conferencias, llamadas telefónicas y distribución de multimedios) con uno o más participantes [5]. Entre dichas sesiones se cuentan conferencias por multimedios en la Internet, llamadas telefónicas por ésta y distribución de multimedios. Los miembros de una sesión pueden comunicarse vía multidistribución o vía una malla de relaciones unidifusión, o mediante una combinación de éstas. Las invitaciones SIP usadas para crear sesiones portan descripciones de la sesión, que permiten a los participantes convenir en un conjunto de tipos de medios compatibles. El SIP permite la movilidad de los usuarios, representando y redirigiendo los pedidos a la ubicación en ese momento del usuario. Los usuarios pueden registrar su ubicación vigente. El SIP no está ligado a ningún protocolo determinado de control de conferencias. Está diseñado para ser independiente del protocolo de transporte de capa inferior, y puede extenderse con capacidades adicionales. La RFC 3261 abarca la funcionalidad básica, y hay varios borradores de Internet conexos que cubren los servicios. El SIP está cobrando un rápido impulso en la industria, a nivel de sistema y de dispositivo. Se han realizado varias pruebas, que demuestran el interfuncionamiento de las llamadas básicas. 1.4.2.1 Funcionamiento del SIP Las personas que llaman y las llamadas se identifican mediante direcciones SIP. Los “objetos” direccionados por el SIP son usuarios en anfitriones, identificados por una URL. 15.

(28) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. SIP, lo cual adquiere una forma similar a una URL “mailto” o telnet”, o sea, usuario@anfitrión. La parte usuario es el nombre del usuario o un número telefónico. La parte anfitrión es el nombre de un dominio o una dirección numérica de red [12]. Al hacer una llamada SIP, el llamante primero encuentra el servidor apropiado (A) y luego envía un pedido SIP (B). La operación SIP más común es la invitación (C). En vez de llegar directamente a la persona que se llama, un pedido SIP puede ser redirigido o puede causar una cadena de nuevos pedidos SIP mediante apoderados o representantes (D). Los usuarios pueden inscribir sus ubicaciones en servidores SIP (E). •. (A) Para hallar un servidor SIP.. Cuando un cliente desea enviar un pedido, lo envía a un servidor alterno SIP configurado localmente (como en HTTP), o a la dirección SIP y puerto correspondiente al “RequestURL”. •. (B) Pedido SIP.. Una vez que la parte anfitrión se ha resuelto en un servidor SIP, el cliente envía uno o más pedidos SIP a ese servidor, y recibe una o más respuestas del mismo. Un pedido (y sus retransmisiones), junto con las respuestas provocadas por dicho pedido, componen una transacción SIP. Todas las respuestas a un pedido contienen los mismos valores en los campos Call-ID (ID llamada), CSeq, to (a) y from (de). Eso permite equiparar las respuestas a los pedidos. El pedido ACK (acuse de recibo) después de una INVITE (invitación) no forma parte de la transacción, ya que puede atravesar una serie diferente de anfitriones. •. (C) Invitación SIP.. Una invitación SIP lograda consiste en dos pedidos, INVITE (invitación) seguida por ACK. El pedido INVITE solicita a la persona llamada que participe en una conferencia determinada o que establezca una conversación entre dos partes. Una vez que la persona llamada ha convenido en participar en la llamada, el llamante confirma que ha recibido esa respuesta enviando un pedido ACK. Si el llamante ya no desea participar en la llamada, envía un pedido BYE (adiós) en vez de un ACK.. 16.

(29) Capitulo 1. •. Señalización en las Redes de Paquetes. (D) Localización de un usuario.. Una persona llamada puede, dentro de un cierto período, desplazarse entre varios sistemas extremos diferentes. Dichas ubicaciones pueden inscribirse dinámicamente en el servidor SIP. Un servidor de ubicación puede usar un protocolo multidistribución para determinar activamente dónde puede alcanzarse un usuario. Si un servidor apoderado retransmite un pedido SIP, dicho servidor debe añadirse al comienzo de la lista de retransmisores indicada en el encabezamiento. La opción RegistroRuta hace que las contestaciones sigan el mismo trayecto de vuelta, asegurando un funcionamiento correcto a través de cortafuegos con las características debidas y evitando bucles de pedidos. •. (E) Registro.. Un cliente usa el método REGISTER (registro) para registrar o inscribir la dirección indicada en el campo de encabezamiento To con un servidor SIP. Un agente usuario puede registrarse con un servidor local al comienzo, enviando un pedido REGISTER a la dirección bien conocida "sip.mcast.net" (224.0.1.75) de “todos los servidores SIP” de multidistribución, dependiendo de lo que se haya ejecutado en la red. Los agentes usuarios SIP pueden oír esa dirección y usarla para estar al tanto de la ubicación de otros usuarios locales; sin embargo, no responden al pedido. Un agente usuario podría también estar configurado con la dirección de un servidor registro al cual envía un pedido REGISTER al comenzar la transmisión. A continuación se muestra el funcionamiento de una Arquitectura de Red SIP.. Figura 1.8 Arquitectura de Red SIP.. 17.

(30) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. 1.4.3 Comparación entre H.323 y SIP.. •. Los protocolos H.323 y SIP representan vías de acercamientos completamente diferentes a lo mismo:. •. H.323 adopta mayor acercamiento a la señalización de la red tradicional de circuitos conmutados, mientras SIP lo hace basado en HTTP protocolo de amplia utilización en Internet.. •. H.323 es más complejo comparado con SIP, que se describe como simple y ligero. En realidad, son muy difíciles de comparar. H.323 es una recomendación muy extensa, que puede parecer muy compleja, esto se debe a que especifica un gran número de casos de llamadas, que deben, en teoría, asegurar la interoperabilidad y por consiguiente reducir la necesidad de comprobarla. SIP, en cambio, es un protocolo basado en texto, y debe ser más simple de codificar (y extender la codificación existente) que un protocolo basado en ASN, tal como H.323.. •. Una manera más realista de describir a H.323 es a través de una especificación general que abarque un número de características técnicas y pretenda especificar todos los aspectos de audio, video, y comunicación de datos sobre una red de datos. En cambio, se puede describir SIP como un entramado que sólo especifique uno de estos aspectos, básicamente cuenta con otros protocolos para funciones más avanzadas y para acuerdos de interoperabilidad entre vendedores. En realidad cualquier aplicación de SIP o H.323 debe tener el mismo nivel de complejidad. funcional.. La facilidad. de. implementación. depende. de. las. capacidades del vendedor y del diseño de las herramientas. •. H.323 es sobre todo una aplicación de red solapada en la red de datos (en realidad en la red IP), mientras que SIP pretende integrarse en el modo de operación existente en la Internet, como otro de los muchos servicios ofrecidos en Internet.. •. H.323 ofrece mayor control del servicio, no sólo con respecto a la autenticación y la facturación del uso del servicio, sino también con respecto a la arquitectura de red y uso de los recursos de la misma.. •. SIP parece más orientado hacia un control del servicio más suelto, lo cual significa que la integración tecnológica de todos los servicios que oferta el proveedor es. 18.

(31) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. más importante que la habilidad de cobrarle a un subscriptor por el uso del servicio específico o que el control del uso de los recursos de red. •. SIP se describe como un protocolo más escalable, específicamente porque este opera de una manera sin estado. Para abreviar, un servidor SIP es más escalable porque puede manejar más establecimientos de llamadas que un Gatekeeper, que supervisa el estado de la llamada en una base continua. Con el protocolo H.323, cada Gatekeeper guarda información de todas las sesiones continuas. Esto limita la escalabilidad de un servidor del Gatekeeper, sin embargo, H.323 define una arquitectura de zonas / dominios distribuidas con Gatekeeper, que proporcionan escalabilidad en un nivel de red.. •. Adicionalmente, SIP es más orientado hacia un ISP (Internet Service Provider) que tiene servicios web en funcionamiento. H.323 no tiene tal condición porque es una recomendación que puede mantenerse ella misma. H.323 y SIP no se deben ver como dos protocolos competitivos, sino como un acercamiento dedicado hacia segmentos de mercado diferentes que pueden operar en paralelo, e interoperar parejos a través de pasarelas, proporcionando conversión de protocolos 1.4.3 Protocolo MGCP/H.248/MEGACO.. De la nueva arquitectura de control a la que se tiende en la provisión de servicios surge Media Gateway Control (MEGACO), especificación común del IETF y el UIT-T (MEGACO/H.248) aprobada en abril de 2000 para la comunicación entre MGs y MGCs [9]. La diferenciación MG-MGC hereda las características de la arquitectura anteriormente referida: escalabilidad, fiabilidad y mayores facilidades para la implantación de servicios [2]. La figura de la pasarela (MG) en MEGACO interconecta redes heterogéneas [6], una de las cuales se presume que es una red IP, ATM o Frame-Relay, proporcionando interconexión y traducción bajo comando de un MGC. MEGACO se puede emplear en arquitecturas SIP y H.323 para la gestión de las pasarelas. Una pasarela posee un conjunto de terminaciones permanentes (asociadas a líneas analógicas, E1s, etc.), así como otro conjunto de terminaciones que se gestionan dinámicamente (flujo RTP) y que llamaremos efímeras. Las terminaciones se colocan en contextos, un contexto tiene una conexión física y otra efímera, y se crea dinámicamente. 19.

(32) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. en el MG por orden del MGC. Una vez creado el contexto, se podrán añadir o quitar terminaciones del mismo. Mientras que una llamada convencional tiene dos terminaciones, en una multiconferencia puede haber decenas. Como ejemplo, en una llamada en espera existirán tres terminaciones en dos contextos, el que soporta las dos partes hablantes en un instante y el que soporta al tercero que se encuentra en espera. Cuando uno de los usuarios activos quiere comunicarse con el que se encuentra en espera, enviará una señal que será progresada hasta el MGC, el cual indicará al MG que intercambie las terminaciones pertinentes entre los dos contextos. (ver figura 1.9).. Figura 1.9 Escenario de llamada en espera.. MEGACO utiliza comandos para controlar las MGs [2] [7]. Existen comandos para crear contextos, añadir terminaciones y modificar el estado de las mismas en los contextos, crear asociaciones MGC-MG, etc. Estos comandos se agrupan en transacciones, consistiendo cada transacción en una o más acciones y una acción en un conjunto de comandos que se aplican a un mismo contexto de forma secuencial. Para el transporte de las transacciones se puede utilizar UDP o TCP. Como ejemplo, la figura 1.10 muestra el intercambio de transacciones asociadas al establecimiento de una llamada entre dos teléfonos que penden de MGs distintas, conectadas al mismo MGC en MEGACO todas las transacciones se asienten, aunque en el diagrama sólo se incluyen aquellos ACKs que aportan información adicional al propio asentimiento.. 20.

(33) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Figura 1.10 Establecimiento de Llamada.. 1.5 Integración de VoIP y PSTN. 1.5.1 SIGTRAN. El Grupo de Trabajo IETF SIGTRAN trabaja para conveniar la transportación de la señalización SS7 en la Internet. Las redes públicas usan Sistema de Señalización # 7 (SS7) para lograr un alto desempeño, seguridad y eficacia. En Internet, la señalización puede transportarse mediante el uso de los protocolos TCP o UDP. Sin embargo ninguno de estos protocolos, satisface totalmente las demandas para el transporte de mensajes de señalización [2] [5] [6] [8] [10] [15]. SIGTRAN se compone de dos capas: •. Protocolo de la Capa de Transporte, que utiliza SCTP (Stream Control Transport Protocol), el cual provee transmisión confiable de mensajes de paquetes en la red IP y permite enfrentar los requerimientos que supone el transporte de los mensajes de señalización SS7 en tiempo real.. 21.

(34) Capitulo 1. •. Señalización en las Redes de Paquetes. Capa U Adaptation (UA), que realiza la adaptación de los protocolo de varias capas en el modelo jerárquico del protocolo SS7 y se responsabiliza de la transmisión de primitivas inter capa entre protocolos en la SCN e IP respectivamente. La Arquitectura de SIGTRAN se ilustra en la figura 1.11 .. Figura 1.11 Arquitectura SIGTRAN.. 1.5.2 Protocolo SCTP. SCTP (Protocolo de Transporte de Control de Flujo) facilita el transporte de señalización SS7 de la PSTN sobre redes basadas en IP [6] [8] [15]. Características de SCTP: •. Es un protocolo de transporte confiable. Corre sobre redes basadas en paquetes no orientadas a conexión como las redes IP. Este proporciona mensajes de reconocimiento, libres de error, y cuando detecta que los datos están corrompidos o fuera de secuencia, lleva a cabo su reconstrucción.. •. No permite la duplicación de los datos transferidos por el usuario.. •. Ayuda a la fragmentación de datos para conformar el tamaño de la MTU de la trayectoria, así como una entrega secuenciada de mensajes de los usuarios dentro del flujo múltiple con una opción para ordenar la entrega de los mensajes que llegan a cada uno de los usuarios por individual. También da la capacidad de construir opcionalmente, mensajes de múltiples usuarios en un solo paquete SCTP.. •. Define temporizadores de menor duración que los del TCP.. 22.

(35) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. El flujo en SCTP se define como una sucesión de mensajes del usuario, los que deben ser entregados en la capa superior, mientras que en TCP el flujo se conforma con una sucesión de bytes. SCTP asigna un TSN (Número de Sucesión de Transmisión) a cada uno de los fragmentados de datos de usuario o mensajes desfragmentados. El protocolo reconoce todos los TSNs recibidos aun cuando existan saltos. Varios flujos pueden recibirse en paralelo y secuencialmente, en este caso uno de estos bloques espera por el próximo mensaje secuenciado, como se ilustra en la figura 1.12. Dos puntos extremos de SCTP no deben tener más de una asociación SCTP entre ellos en cualquier momento.. Figura 1.12 Asociación entre dos puntos extremos SCTP.. 1.5.3 Capas de Adaptación de SIGTRAN. Las capas de adaptación del SIGTRAN proporcionan las funcionalidades siguientes [8] [15]: 1 Transportan la información de señalización sobre la red IP 2 El usuario del servicio debe ignorar que la capa de la adaptación ha sustituido el protocolo original. 3 Obviar tanto como sea posible las capas más bajas de las redes SS7. 4 Proporcionar la misma clase del servicio ofrecida por las redes de conmutación de circuitos El Grupo de Trabajo SIGTRAN ha definido cuatro capas de adaptación [5]. Estas son : M2UA (MTP3 User Adaptation). Define un protocolo para el transporte de los mensajes de señalización de usuario MTP2 SS7 (ejemplo MTP3) sobre IP utilizando SCTP. El único usuario MTP2 SS7 es MTP3. M2UA pbobee servicios MTP2 en un ambiente como cliente - servidor. En este caso el MGC es el cliente y el SG (Pasarela de Señalización) es el. 23.

(36) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. servidor. M2UA facilita el medio para extender la SS7 a la red IP. La MTP3 se hospeda en el MGC. M2UA provee soporte para: •. El interfaz de la frontera MTP2/MTP3.. •. La comunicación entre los módulos de gestión de capas.. •. Soporte para la gestión de asociaciones activas.. Esta Arquitectura es más adecuada para las siguientes aplicaciones: •. Existe una baja densidad de enlaces SS7 en un punto físico particular en la red.. •. La SG puede estar yo-localizada con un MG.. •. Existe un gran número de funciones SG separadas físicamente.. Figura 1.13 Conexión de un SG a un Punto de Señalización IP.. En un SG, se espera que la señalización SS7 se reciba sobre una terminación de red estándar SS7, utilizando la MTP de la SS7 para transportar mensajes de señalización SS7 a y desde un punto extremo de señalización (PS). El SG entonces provee interfuncionamiento de funciones de transporte con SIGTRAN IP para transportar los mensajes de señalización de MTP3 hacia el Punto de Señalización IP, donde existe la capa par del protocolo MTP3. En M2UA, los PS IP MTP3, utilizan MTP2 de los SGs como su capa SS7 inferior utilizando las primitivas apropiadas definidas entre las capas. La comunicación MTP3/MTP2 se define como mensajes M2UA y se envía sobre la conexión IP. M2PA (MTP2 Peer to Peer Adaptation): La Capa de Adaptación Peer-to-Peer de usuario MTP2 a diferencia de M2UA, soporta la completa manipulación de mensajes MTP nivel 3 y capacidades de gestión de red entre dos nodos SS7 cualquiera que utilizan la red IP en. 24.

(37) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. lugar de la red SS7 para su comunicación. La especificación MTP requiere que cada nodo con una capa MTP3 se represente por un código de punto SS7. De modo que, cada punto de señalización IP debe tener su propio punto de código SS7. Cada circuito conmutado o PS IP tiene un Code Point (Código de Punto de Señalización) SS7. El protocolo M2PA provee el mismo conjunto de servicios que MTP Nivel 2, provee a MTP Nivel 3. M2PA puede ser utilizado entre un SG y un MGC, entre un SG y un punto de señalización IP y entre dos puntos de señalización IP. Los PSs deben utilizar M2PA sobre IP o MTP Nivel 2 sobre líneas SS7 estándar para enviar y recibir mensajes MTP Nivel 3. M2PA facilita la integración de SS7 y redes IP mediante la habilitación de nodos en las redes de conmutación de circuitos para acceder a BD de telefonía IP y otros nodos en redes IP utilizando señalización SS7. A la inversa, M2PA permite acceder a BD SS7, tales como las que facilitan portabilidad del número local, tarjeta de llamada, teléfono libre y base de datos de subscriptores móviles. M2PA se responsabiliza con lo siguiente: •. Activación/desactivación de enlaces (en respuesta a solicitudes de MTP3).. •. Mantenimiento de información del estado del enlace.. •. Mantenimiento de números de secuencias y retransmisión de buffer para recuperación mediante MTP3.. •. Mantenimiento local y remoto del estado de pausa del procesador.. •. La operación sin discontinuidad de protocolos pares MTP3 sobre una conexión de red IP.. •. La frontera de la interfaz MTP2/MTP3, gestión de asociaciones de transporte SCTP, y tráfico más bien de enlaces MTP2.. •. Reporte asincrónico de los cambios de estado para la gestión.. M2PA y M2UA difieren en lo siguiente: •. En M2PA, el SG es un nodo SS7 con un Código de Punto de Señalización, en M2UA, no es un nodo SS7 y no tiene Código de Punto de Señalización.;. •. En M2PA: La conexión entre el SG y los PS IP es un link SS7 (en aspectos MTP3). En M2UA, la conexión entre el SG y el PS IP no es un link SS7 más bien es una extensión de MTP2 para un nodo remoto.. 25.

(38) Capitulo 1. •. Señalización en las Redes de Paquetes. En M2PA la gestión se basa en el nivel 3 de MTP para procedimientos de gestión, M2UA: utiliza procedimientos de gestión M2UA.. •. En M2PA, los PSs IP procesan primitivos del Nivel 3 de MTP hacia Nivel 2 de MTP. En M2UA, los PS IP transportan las primitivas MTP3 hacia MTP2 para los SGs MTP2 (mediante la función de interfuncionamiento) para procesamiento.. •. En M2PA, el SG puede tener capas SS7 superiores, ejemplo SCCP, en M2UA, el SG no tiene capas superiores SS7, debido a que no tiene MTP3.. M3UA (MTP3 User Adaptation): Capa de Adaptación de Usuario MTP Nivel 3. Es un protocolo definido para la transportación de señalización de usuario MTP3 de SS7 (ejemplo ISUP, SCCP, TUP) sobre IP, utilizando los servicios del protocolo SCTP. M3UA se utiliza entre un SG y un MGC o base de datos residente IP. Los mensajes TCAP (Transaction Capabilities Application Protocol) o RANAP (Radio Access Network Application Protocol) son transferidos transparentemente por M3UA como carga útil de SCCP, ya que ellos son protocolos de usuario de SCCP. La capa M3UA provee el conjunto equivalente de primitivas a su capa superior, que las ofrecidas por MTP3 a sus usuarios locales MTP3 en los puntos extremos de señalización SS7, de esta forma las capas ISUP y/o SCCP ignoran que los servicios MTP3 esperados se ofrecen remotamente desde una capa MTP3 en un SG y no por una capa local MTP3. En la práctica, M3UA extiende el acceso a los servicios de la capa MTP3 para una aplicación IP remota. M3UA actúa como un portador para los protocolos SCCP, ISUP, y TCAP, reemplazando el transporte MTP2 de SS7. Manteniendo los niveles de servicios de SS7, los Proveedores de Equipos de Redes toman ventajas de los menores costos operacionales y de gestión de lP. El SG recibe señalización SS7 utilizando MTP como transporte sobre un link SS7 estándar. Además termina los niveles 2 y 3 de MTP y libera ISUP, TUP, SCCP y/o cualquier otro de los mensajes de usuario de MTP Nivel 3, así como ciertos eventos de gestión de red MTP, sobre asociaciones MTP para los MGC o bases de datos IP. M3UA no impone 272 octetos en el límite de longitud de campo de información de señalización (SIF) como se especificaba en MTP Nivel 2 de SS7. Grandes bloques de información pueden acomodarse directamente mediante M3UA/SCTP sin la necesidad de. 26.

(39) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. un procedimiento de segmentación/reensamblaje de capa superior como se especifica por los estándar SCCP e ISUP. Sin embargo, un SG reforzará el límite máximo de 272 octetos cuando se conecte a una red SS7 que no soporta la transferencia de bloques de información largos hacia el destino. Para redes MTP de banda ancha, el SG fragmentará los mensajes ISUP o SCCP mayores que 272 octetos cuando se requiera. En el SG la capa M3UA provee interfuncionamiento con las funciones de gestión MTP Nivel 3 para soportar operación de señalización sin fisura entre las redes IP y SS7. Por ejemplo, el SG indica a usuarios remotos MTP Nivel 3 en puntos de extremo IP cuando un punto de señalización SS7 es alcanzable o no, o la existencia de congestión en la red SS7, así como la ocurrencia de otras restricciones. La capa M3UA en un punto IP mantiene el estado de las rutas para destinos SS7 remotos y puede solicitar el estado de destino SS7 remotos desde la capa M3UA en el SG. La capa M3UA en un punto extremo IP puede también indicar al SG que M3UA en un punto extremo IP está congestionado. S3UA o SUA (User Adaptation SIGTRAN Protocol): Define un protocolo para el transporte de cualquier señalización de usuario SCCP SS7 (ejemplo TCAP, RANAP, etc) sobre IP utilizando servicios SCTP. SUA provee un medio para el cual una parte de aplicación localizada en un SCP en el mundo IP puede ser alcanzada por el mundo SS7 a través de un SG. El SUA es responsable por el mapeo entre las direcciones SCCP y las direcciones IP. El SUA permitirá servicios de Bases de Datos en la red SS7 asociados desde la red IP. El protocolo es modular y simétrico, trabajando en arquitecturas diversas tales como SG a una arquitectura de Punto Extremo de Señalización IP así como una arquitectura peer-topeer de Punto Extremo de Señalización IP. SUA tiene además las siguientes características: •. Servicio sin conexión SCCP.. •. Servicio orientado a conexión SCCP.. •. Gestión de asociaciones de transportes SCTP entre un SG y uno o más nodos de señalización basados en IP.. •. Nodos de señalización basados en IP distribuidos.. •. Reporte de cambios de estado asincrónicos para gestión.. 27.

(40) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Figura 1.14 Arquitectura para transporte sin conexión. ASP- MGC, SCP IP o HLR IP. En esta arquitectura, el interfaz entre las capas SUA y SCCP está en el SG, requiriéndose interfuncionamiento entre estas capas para proveer la transferencia sin rupturas de los mensajes de usuarios y de gestión. Para los mensajes destinados para un ASP, existen dos escenarios: •. SG como Punto Extremo. En este caso, los mensajes SCCP sin conexión son enrutados sobre un código de punto y SSN. El subsistema identificado por SSN y apariencia de red SS7 se considera como local al SG. Esto significa que desde el punto de vista de SS7, el usuario SCCP se localiza en el SG.. •. SG como punto de repetición. La Traducción de Título Global (GTT), debe ser ejecutado en el SG antes que el destino del mensaje pueda determinarse. La localización actual del usuario SCCP es irrelevante para la red SS7. GTT produce un “conjunto de entidad SCCP”, el cual pudiera contener uno o más ASs. La selección del AS se basa en la dirección de la parte llamada SCCP.. Arquitectura todo IP. Esta arquitectura puede ser utilizada para llevar un protocolo que utiliza los servicios de transporte de SCCP, pero que está contenida dentro de una red todo IP. Esto permite una flexibilidad extra en el desarrollo de redes, especialmente cuando no se requiere interacción con señalización heredada. La figura describe este caso.. 28.

(41) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Figura 1.15 Arquitectura todo IP. 1.6 SIP-T. Con el desarrollo de SIP en redes públicas, este necesita ser interconectado con los protocolos existentes de Control de Llamadas como ISUP, INAP, ISDN o BICC. SIP-T (SIP para Teléfonos) es justamente un mecanismo que permite que SIP sea utilizado para el establecimiento de llamadas ISUP entre Redes Telefónicas Públicas Conmutadas basadas en SS7 y redes telefónicas IP basadas en SIP. SIP-T, lleva un mensaje ISUP dentro del cuerpo de un mensaje SIP: El encabezamiento del mensaje SIP lleva la información de enrutamiento de ISUP traducida. A continuación se abordará como una red IP se comunica con la PSTN para facilitar la transparencia de ISUP. En la figura 1.16, el MGC habla ISUP para la PSTN y SIP para la red IP y realiza la conversión entre los dos. Además aparecen teléfonos SIP como un dispositivo Terminal que origina llamadas SIP y un Proxy SIP, que enruta llamadas SIP a sus destinos. Este último puede estar co-localizado con firewalls, MGC y teléfonos SIP. Por simplicidad, se asumirá que: •. La manera, en la cual la comunicación es manipulada, es transparente al usuario, o sea, este no necesita conocer la naturaleza del destino de la llamada (SIP o PSTN). Esto es una tarea del Proxy SIP o del MGC. Las funcionalidades utilizadas para este propósito son encapsulación y traducción. Lo primero significa que el mensaje SIP debe ser suficientemente flexible para contener las cargas útiles (SDP, ISUP, etc).. 29.

(42) Capitulo 1. Señalización en las Redes de Paquetes. Para la traducción, deben considerarse algunas reglas para el mapeo entre ISUP y los mensajes SIP. Por ejemplo, un mensaje IAM debe ser encapsulado en un INVITE y un REL en un mensaje SIP BYE. •. Los proxies en la red IP son lo suficientemente inteligente para enrutar una llamada a su destino. Ellos pueden evaluar los elementos enrutables involucrados en los mensajes SIP, entre ellos números discados, ISUP o cualquier otro parámetro.. Como en el caso del SIP, el SIP-T negocia directamente una conexión de medios entre pasarelas. La información de punto extremo es cursada en SDP, con lo que pueden describirse los puntos extremos IP y ATM. En el IETF todavía se sigue trabajando en el SIP-T. La RFC 3372 (la mejor práctica actual) proporciona una descripción de los usos de las pasarelas PSTN-SIP, emplea casos, e identifica mecanismos necesarios para el interfuncionamiento. 1.6.1 Arquitectura de SIP-T. La configuración de una red SIP-T-habilita depende de las entidades que originan y terminan la llamada [8]. Estos pudieran ser bien dispositivos SIP o teléfonos de la PSTN. La arquitectura general se muestra en la figura 1.16, sin embargo, distintos escenarios son posibles y se discuten a continuación.. Figura 1.16 Arquitectura SIP-T.. 1.6.1.1 Modelo PSTN–IP–PSTN. Es el caso de una llamada entre dos dispositivos PSTN y se desarrolla a través de una red IP. Algunas características de este escenario son: •. Una llamada se origina en una red PSTN y un mensaje ISUP se envía hacia el MGC.. •. El MGC retiene la información relacionada y traduce esta en un mensaje SIP INVITE. Además realiza la identificación de la naturaleza de ISUP (ETSI, ANSI, etc). Entonces el MGC puede traducir una parte de la información del mensaje ISUP dentro de un. 30.