Protocolos de Comunicación VoIP: SIP, H.323 y Códecs Esenciales

Protocolo de Iniciación de Sesión (SIP)

El Protocolo de Iniciación de Sesión (SIP) es un protocolo de señalización de capa de aplicación utilizado para crear, modificar y finalizar sesiones con uno o más participantes, como conferencias de voz/datos y multimedia en general a través de Internet.

Protocolos de Arquitectura IETF Relacionados con SIP

• RTP y RTCP: Proporcionan una entrega de medios en tiempo real.
• RTSP: Protocolo de flujo en tiempo real que ofrece entrega bajo demanda.
• SDP (Protocolo de Descripción de Sesión): Proporciona un formato de descripción estándar para el intercambio de capacidades de medios.

Atributos Clave de SIP

• Simplicidad
• Eficiencia
• Escalabilidad
• Flexibilidad
• Soporte de movilidad
• Programación de usuarios
• Extensibilidad

Componentes Principales del Sistema SIP

Agentes de Usuario (UA)

Aplicaciones de punto final que envían y reciben peticiones SIP.

Servidores Proxy

Aplicaciones que reciben peticiones SIP de clientes y las reenvían hacia los agentes de usuario de destino.

Registradores

Aceptan el registro de clientes, indicando las direcciones donde se les puede localizar.

Estructura y Métodos de Mensajes SIP

La estructura de los mensajes SIP se compone de: Línea de inicio, Cabeceras y Cuerpo. Algunos métodos SIP comunes son:

• INVITE: Inicia una llamada VoIP.
• ACK: Reconoce una respuesta SIP.
• OPTIONS: Consulta las capacidades de un servidor o Agente de Usuario (UA).
• BYE: Señal del cliente UA que indica el deseo de finalizar una llamada.

Recomendación H.323

La recomendación H.323 es una especificación de la ITU-T para la transmisión de audio, video y datos a través de redes de Protocolo de Internet (IP). Los productos y aplicaciones que comparten el protocolo H.323 son compatibles entre sí. Este protocolo gestiona la señalización y control de llamadas, el transporte y control multimedia, y el control de ancho de banda para conferencias punto a punto y multipunto.

Serie H de Recomendaciones

La Serie H de recomendaciones incluye H.320 para RDSI y H.324 para POTS.

Componentes y Protocolos Clave de H.323

• Señalización: H.225
• Control de medios: H.245
• Códecs de audio: G.711, G.722, G.723, G.728, G.729
• Códecs de video: H.261, H.263
• Compartir datos: T.120
• Transporte de medios: RTP/RTCP

Elementos Principales de una Red H.323

Terminales

Puntos finales de comunicación.

Gateways

Interconectan con la PSTN o ISDN para la interoperabilidad.

Gatekeepers

Proporcionan control de admisión y servicios de traducción de direcciones.

MCU (Unidades de Control Multipunto)

Dispositivos que permiten que dos o más terminales o gateways participen en una conferencia de audio/video.

Áreas de Control Principales de H.323

• Señalización de Registro, Admisión y Estado (RAS)
• Señalización de Control de Llamadas
• Control y Transporte de Medios

RAS (Registro, Admisión y Estado)

RAS proporciona control de pre-llamadas en las redes H.323 donde existen gatekeepers y una zona. Se establece entre puntos finales y gatekeepers a través de una red IP.

Procedimientos y Mensajes de Control H.245

Los procedimientos y mensajes de control H.245 incluyen: intercambio de capacidades, terminación maestro-esclavo, retardo de ida y vuelta y señalización de canal lógico.

Procedimientos de Conexión Rápida

Para el establecimiento rápido de canales de medios entre puntos finales, los procedimientos disponibles son H.245 y Fast Connect.

Tunneling H.245

Tunneling H.245 es un método que mejora el tiempo de conexión de llamada y la asignación de recursos, proporcionando una sincronización entre la señalización y el control de llamadas.

Códecs y Calidad de Voz

Tipos de Códecs

Códecs de forma de onda

Reconstruyen la señal de entrada sin modelar el proceso que la creó.

Códecs de fuente

Intentan replicar el proceso físico de la creación de sonido.

Códecs híbridos

Utilizan una combinación de modelado de fuente y análisis de forma de onda. Las estrategias principales incluyen MPE, RPE y CELP.

Factores que Afectan la Calidad de la Conversación

• Pérdida de trama o errores del códec
• Ruido de fondo
• Múltiples portavoces simultáneos
• Fuentes que no son de conversación
• Lenguaje del portavoz
• Múltiples ciclos de códecs

Rutas de Comunicación

Ruta del Audio

La ruta del audio típicamente sigue la secuencia: RTP-RTCP (12 bits) > UDP (8 bits) > IP (20 bits) > Enlace > Física.

Ruta de Señalización (H.323)

La ruta de señalización en H.323 es: H.323 > RAS (Registro, Admisión, Estado) > H.225 (Setup Q.931) > H.245 (Capacidades, abrir canales lógicos, abrir canales TCP; canales A/V).

Códecs de Voz Comunes y sus Características

• G.711 / PCM / 64 kbps
• G.726 / ADPCM / 32 kbps
• G.728 / LDCELP / 16 kbps
• G.729 / CS-ACELP / 8 kbps
• G.729A / CS-ACELP / 8 kbps
• G.723.1 / MP-MLQ / 6.3 kbps
• G.723.1 / ACELP / 5.3 kbps

Criterios para la Selección de Códecs

• Tasa de bits
• Retraso algorítmico
• Complejidad de procesamiento
• MOS (Mean Opinion Score)
• Rendimiento con señales no conversacionales

Cálculos de Ancho de Banda y Tamaño de Paquetes

• Bytes de voz por trama = (64000 x 0.020) / 8
• Bytes de paquetes IP = Bytes de voz + 40
• Bytes de trama Ethernet = Bytes de paquetes IP + 26
• ABLAN (Ancho de Banda LAN) = (Bytes de trama Ethernet x 8) / 0.020

VAD (Detección de Actividad de Voz) = ABLAN