Protocolos de Voz sobre IP

Julián María Ganzábal [jganzabal@lairent.com.ar] Página 1

Protocolos de Voz sobre IP

Introducción

Existen una gran cantidad de protocolos que proponen formas distintas de

establecer y controlar comunicaciones voz sobre redes IP. Mucho se habla de ellos, y la

gran cantidad de acrónimos y abreviaturas hacen que reiteradas veces se confundan las

funciones y el alcance de cada uno de ellos. La idea de este documento es clarificar los

conceptos elementales para poder clasificar de manera precisa el alcance y las funciones

básicas de los principales protocolos utilizados para el transporte de audio sobre redes

IP.

Queda excluido del objetivo de este documento profundizar en los detalles de las

normas que definen los protocolos aquí mencionados, sino simplemente clarificar

algunos conceptos básicos sobre señalización y transporte de voz en redes IP. Por ello

se han pasado por alto muchos detalles específicos de los protocolos con el objetivo de

simplificar las explicaciones.

Clasificación de los protocolos

Si quisiéramos definir en forma teórica, independizándonos de los protocolos ya

existentes, un modelo del procedimiento para establecer una comunicación de voz entre

dos terminales sobre una red IP, lo primero que deberíamos hacer es definir los distintos

tipos de negociaciones que deberían intercambiar las terminales para lograr la

comunicación.

La primer idea que surge es la de informar al terminal llamado que deseo

establecer la una comunicación de voz. Luego el terminal llamado responderá de alguna

forma, aceptando o rechazando dicha comunicación. A este tipo de intercambio de

información se la suele llamar señalización de llamada (call signalling).

Por tratarse de una comunicación de voz sobre una red IP, la voz se transmite

codificada en paquetes. Existen una gran variedad de codificadores y hoy en día los más

utilizados son G.729, G.711, GSM, entre otros. Además en la mayoría de los casos la

voz se transporta sobre segmentos UDP, lo que hace necesario la negociación de los

puertos UDP donde el receptor espera recibir el audio. Debido a esto, es necesario

intercambiar mensajes donde se negocien estas cuestiones y otras más específicas de

cada protocolo. Para el intercambio de este tipo de información se definen los

protocolos de control de señalización de llamada (Call control signaling)

Una vez establecida la comunicación, se debe enviar el audio codificado en

paquetes IP. Las redes IP suelen tener variaciones de retardo altos respecto a las redes

de telefonía tradicionales ya que no fueron diseñadas para el transporte de voz. Y

además, por ser una red de datagramas, los paquetes de voz podrían llegar

desordenados. Debido a estas características de la red IP, se necesita empaquetar la

información de voz sobre algún protocolo que minimice o controle estos efectos. A

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éstos protocolos se los denomina protocolos de transporte de “media” (media transport

protocols). Estos protocolos están asociados con los protocolos de control de transporte

de “media” (media transport control protocols) cuya función es la de enviar entre los

terminales intervinientes en la comunicación estadísticas sobre jitter, paquetes enviados,

paquetes recibidos, paquetes perdidos, etc. La RFC3550 define el protocolo RTP y

RTCP que son hoy en día los más utilizados para el transporte y control de la “media”.

A esta altura parecería que tenemos todos los elementos necesarios para poder

establecer y controlar una comunicación de voz entre dos terminales. Esto es cierto y de

hecho en algunas topologías de red chicas con esto es suficiente. Cuando la red empieza

a crecer y ya no son solo terminales los que se quieren comunicar sino que también

gateways para interconectarse con la red de telefonía pública tradicional, se hace

necesario centralizar cierto tipo de información para que la red sea escalable. Para lograr

esto se coloca un dispositivo de control que posee la inteligencia de la red, es decir,

capacidades de ruteo, trascoding de señalización y localización de dispositivos entre

otras funciones. A éste dispositivo se lo suele denominar softswitch. Como

consecuencia se hace necesaria la comunicación entre gateways o terminales y el

dispositivo de control, el softswitch. A este tipo de comunicación le llamaremos

protocolos de registración y control. Cabe destacar que esta clasificación es un poco

ambigua ya que a veces la definición de los protocolos de registración y control está

embebida como parámetros dentro de los protocolos de señalización de llamadas.

Ahora si, podemos empezar a hablar específicamente de los protocolos

existentes hoy en día y clasificarlos según las funciones definidas. Las principales

entidades que definen las normas o protocolos de VoIP que hoy se utilizan son la IETF

por medio de las RFCs y la ITU-T. En la siguiente tabla se muestra la clasificación:

SIP H.323 MeGaCo/

H.248

MGCP

IETF ITU-T IETF/ITU-T IETF

Señalización de llamada SIP H.225/Q.931 MeGaCo MGCP

Control de Señalización de llamada SDP H.245 SDP SDP

Registración y control SIP H.225/RAS MeGaCo MGCP

Tranporte de audio RTP RTP RTP RTP

Control de transporte de audio RTCP RTCP RTCP RTCP

SoftSwitch SIP

server

Gatekeeper Call

Agent

MGC

Call Agent

o MGC

Tabla 1

Nota: Tanto RTP, como RTCP, como SDP, están definidos por la IETF.

Se han colocado en la tabla los cuatro protocolos más utilizados al día de hoy:

SIP, H.323, MEGACO/H.248 y MGCP. Nótese un concepto importante, el transporte

del audio se hace siempre por RTP independientemente de la señalización utilizada.

Entonces si a la pregunta “¿Qué protocolo de VoIP se esta utilizando?” se responde

RTP, ésta respuesta estaría incompleta ya que estaría faltando definir el protocolo de

señalización utilizado. Si la respuesta hubiera sido SIP, o H.323, la respuesta hubiera

alcanzado por que en estas normas se define al RTP como el protocolo de transporte de

audio. Además prácticamente en todos los casos se utiliza RTP para transportar el

audio. Nótese también que solo H.323 define un protocolo aparte e independiente para

la registración y el control. En el caso de SIP, para la registración se definen mensajes

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específicos y para el control se utilizan los mismos mensajes de señalización de

llamada. El caso de MEGACO/H.248 y MGCP es diferente y será tratado más adelante

ya que no admite llamadas sin el dispositivo de control (softswitch), es decir, no se

pueden enviar mensajes de señalización entre gateways ya que presenta una topología

de maestro/esclavo.

Se agregó también a la tabla el nombre del dispositivo de control que venimos

llamando softswitch de forma general, según se define en cada norma. En la práctica el

softswitch suele tener capacidad para realizar trascoding de señalización, es decir,

podríamos pensar como que el softswitch tiene embebido un gatekeeper, un SIP Server

y un call agent, y que traduce la señalización para que terminales y gateways que

trabajan con distintos protocolos de señalización puedan comunicarse entre sí.

A continuación se describen las funciones de los distintos tipos de protocolos.

Nota: Existen protocolos propietarios para el transporte de voz y señalización. Estos son desarrollados

por los “vendors” y suelen ser muy eficientes pero condicionan el diseño de la red a un único “vendor”

o a ciertas topologías muy específicas

Protocolos de señalización de llamada

Para simplificar la explicación vamos a utilizar un ejemplo de una llamada

directa entre dos terminales (teléfonos IP o softphones)

Supongamos que un usuario quiere establecer una llamada, y para ello, digita

una dirección IP (no suele ser lo más común pero ésta sería lo forma más simple si no

hay algún tipo de dispositivo de control que traduzca nombres o números en direcciones

IP) que indica el teléfono destino al que se quiere llamar. El teléfono IP llamante envía

un paquete al teléfono IP llamado indicándole que quiere establecer una comunicación.

El teléfono llamado responde indicando que recibió la llamada y la esta procesando.

Cuando el llamado avisa por medio del timbre local (ringing) que ha recibido una

llamada entrante, envía un mensaje al llamante para avisar. Una vez que se levanta el

teléfono, se avisa al llamante con otro mensaje y a partir de ese momento la

comunicación queda establecida. Todo este envío de mensajes se realiza a través de los

protocolos de señalización de llamada. Estos son SIP y H.323 (H.225/Q.931)

A manera de ejemplo se muestra el flujo de mensajes en la figura 1.

Quiero

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