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Manual básico teorico práctico de Elastix
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Este manual forma parte del contenido Teórico del Curso de Entrenamiento Elastix.
Su contenido puede ser copiado y
distribuido libremente sin ninguna restricción.
Nefta Anaya. Director
www.elastixtech.com
Fundamentos de Telefonía IP e Introducción a Asterisk/Elastix
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”Todos somos ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas.” — Einstein
Hasta antes de inicios del siglo XXI, las empresas han venido usando sistemas de centrales telefónicas convencionales, los cuales requieren redes separadas para comunicaciones de voz y datos. Pero con la nueva revolución de la Voz sobre IP (VoIP), las empresas se están moviendo rápidamente a sistemas telefónicos IP, los cuales ofrecen la gran ventaja al reunir las redes de voz y datos en una misma infraestructura, dando como resultado las Redes Convergentes y la simplificación en el diseño e implementación de las redes empresariales. Los sistemas de telefonía IP proveen movilidad a los empleados, flexibilidad cuando una empresa se expande, son mucho más fáciles de administrar que una central tradicional, y puede también reducir considerablemente los costos de administración de telefonía.
El paso de la telefonía tradicional a la telefonía IP, ha permitido dar un salto cualitativo en la tecnología de comunicación, lo que ha llevado a unificar las comunicaciones acercando más a las personas sin importar la distancia. La telefonía IP facilita el envío de la voz y el video a través de las redes IP e Internet, sin embargo los conceptos básicos de la telefonía tradicional se mantienen, es por esto la importancia de su conocimiento y estudio.
Con este manual deseo dar los conocimientos y conceptos necesarios de Telefonía, las diferencias entre la Telefonía tradicional análoga/digital con la Telefonía IP, los componentes que forman e intervienen en la comunicación de la Voz sobre IP (VoIP) y la arquitectura de Asterisk/Elastix.
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Básicamente existen dos sistemas de marcación telefónica:
1.- Marcación decádica por pulsos 2.- Marcación por tonos o DTMF
Marcación decádica por pulsos
La marcación decádica por pulsos se ha venido utilizando en exclusividad desde los orígenes de la telefonía automática hasta tiempos relativamente recientes.
La marcación decádica por pulsos consiste en el envío por el teléfono de la información numérica, en forma de pulsos, a la central telefónica automática (PBX) para que esta le conecte con el teléfono destino deseado.
Los pulsos los genera el teléfono mediante un dispositivo mecánico denominado disco de marcar, el cual consiste en un disco giratorio provisto de diez agujeros, de aquí lo de decadica, numerados del 0 al 9.
Marcación por Pulsos: Los primeros teléfonos utilizaban un disco para la marcación, sistemas conocidos como Marcación por Pulsos , se utilizaba el circuito de marcación mecánico, formado por el disco, que, cuando retrocede, acciona un interruptor el número de veces que corresponde al dígito o numero marcado. El cero tiene 10 pulsos. El timbre va conectado a la línea a través del " gancho ", que es un interruptor que se acciona al descolgar. Una tensión alterna de 75 V en la línea hace sonar el timbre.
En la actualidad, aunque las modernas centrales digitales siguen aceptando este tipo de marcación, se utiliza mayoritariamente la marcación por tonos multifrecuencia (DTMF), mucho más eficiente que la marcación por pulsos. También existe la marcación de pulsos en telefonos de digitos, que no se oyen como los tonos sino como pequeñas pulsaciones.
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Marcación por tonos o DTMF
En telefonía, el sistema de marcación por tonos , también llamado sistema multifrecuencial o DTMF (Dual-Tone Multi-Frequency), consiste en lo siguiente:
Cuando el usuario pulsa en el teclado de su teléfono la tecla correspondiente al dígito que quiere marcar, se envían dos tonos, de distinta frecuencia: uno por columna y otro por fila en la que esté la tecla, que la central descodifica a través de filtros especiales, detectando instantáneamente que dígito se marcó.
La Marcación por tonos fue posible gracias al desarrollo de circuitos integrados que generan estos tonos desde el equipo terminal, consumiendo poca corriente de la red y sustituyendo el sistema mecánico de interrupción-conexión (el anticuado disco de marcar).
Marcación por tonos: Como la línea alimenta el micrófono a 48 V, esta tensión se puede utilizar para alimentar, también, circuitos electrónicos. Uno de ellos es el marcador por tonos. Tiene lugar mediante un teclado que contiene los dígitos y alguna tecla más (* y #), cuya pulsación produce el envío de dos tonos simultáneos para cada pulsación. y añadían nuevas prestaciones, como repetición del último número ( redial ) o memorias para marcación rápida, pulsando una sola tecla.
Este sistema supera al de marcación por pulsos por cuanto disminuye la posibilidad de errores de marcación, al no depender de un dispositivo mecánico. Por otra parte es mucho más rápido ya que no hay que esperar tanto tiempo para que la central detecte las interrupciones, según el número marcado.
No obstante, las modernas centrales telefónicas de conmutación digital, controladas por computadora, siguen admitiendo la conexión de terminales telefónicos con ambos tipos de marcación.
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Las Características esenciales de la RTC o PSTN son:
Los Medios de transmisión entre centrales se conocen como Troncales , y en la actualidad transportan principalmente señales digitales sincronizadas, usando tecnologías modernas, sobre todo ópticas. En cambio, los medios de transmisión entre los equipos domiciliarios y las centrales, es decir, las líneas de acceso a la red, continúan siendo pares de cobre, y se les sigue llamando líneas de abonado ( abonado proviene del Francés y significa subscriptor ). Las demás formas de acceder del domicilio a la central local, tales como enlaces inalámbricos fijos, enlaces por cable coaxial o fibra óptica, u otros tipos de líneas de abonado que trasportan señales digitales (como ISDN o xDSL ), no se consideran telefonía básica.
¿Qué es un sistema telefónico PBX?
PBX son las siglas en inglés de “ P rivate B ranch E xchange”, la cual es la red telefónica privada que es utilizada dentro de una empresa. Los usuarios del sistema telefónico PBX comparten un número definido de líneas telefónicas para poder realizar llamadas externas. El sistema PBX conecta las extensiones internas dentro de una empresa y al mismo tiempo las conecta con la red pública conmutada, conocida también como PSTN ( P ublic S witched T elephone N etwork).
Dicho en palabras simples; PBX es lo que comúnmente conocemos como Planta Telefónica o Central Telefónica. Existen desde pequeño tamaño (2X8 o 3X8) donde ingresan 2 o 3 líneas troncales de la red pública y conectan de 4 a 8 teléfonos en oficinas pequeñas; hasta de gran tamaño o escala donde ingresan cientos de troncales y conectan hasta miles de teléfonos en grandes corporaciones. Los PBX de gran escala, instalados en grandes oficinas funcionan como dispositivo físico que administra el tráfico de llamadas, incluso contabiliza las llamadas para uso financiero y de facturación.
El uso de un PBX evita conectar todos los teléfonos de una oficina de manera separada a la red de telefonía local pública (RTC/PSTN), evitando a su vez que se tenga que tener una línea propia con salidas de llamadas y cargos mensuales hacia la central telefónica que regresan nuevamente para
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establecer comunicación interna. En oficinas pequeñas se utilizan los teléfonos con líneas directas a la central pública, o con una central híbrida; los costes de instalación de los equipos PBX serían muy altos y las funciones de ésta no serían aprovechadas del todo, por ejemplo, no habría necesidad de realizar llamadas internas en caso de ser muy pequeña físicamente.
Generalmente en sistemas telefónicos de gran tamaño, empresas grandes y corporaciones, los usuarios conectan el PBX por un único enlace digital, como E1 ó T1 , utilizando tan sólo 2 pares de cables en lugar de 2n hilos para las n líneas externas contratadas. Generalmente estos enlaces tienen capacidad de portar hasta 30 líneas sin llegar a comprimir la información de la voz lo suficiente como para degradarla, más 2 líneas más, que ocupan para el envío y recepción de información, para señalización y sincronización.
Se tiende hoy en día a dejar configurado el acceso de llamadas entrantes al PBX por 2 métodos principalmente:
Acceso por número único: En PBX de mediana escala, el usuario contrata n cantidad de líneas conectadas en los puertos de entrada del PBX. Generalmente, a esta n cantidad de líneas se les asocia un único número con el fin de evitar tener n números distintos. Por ejemplo, que una compañía tenga como número único el 555000. Al llamar desde el exterior a este número, podrá contestar una grabación de bienvenida (IVR) indicando que marque el número de extensión; o por otro lado contestar directamente una operadora (normalmente la recepcionista) quien transferirá la llamada a la extensión correspondiente tras la petición del llamante.
Acceso directo a extensiones: Se puede contratar con la compañía telefónica una serie telefónica , de manera que cada extensión tenga manera de recibir llamadas mediante un número directo, y no necesariamente pasar por el número conmutador o la recepcionista. Por ejemplo, en una compañía todos los números pueden empezar con 555xxxx y los cuatro últimos dígitos completados con x representarían la extensión marcada. Si se desea marcar la extensión 1234, uno marcaría desde fuera 5551234. No obstante, los usuarios con esta modalidad siempre tienen como número principal el de la operadora, entonces la otra forma de llamar podría ser marcar 5550000 y al contestar la locución de bienvenida, marcar a continuación 1234 o marcando directamente 5551234. Este sistema de asignación de números telefónicos se le conoce como DID.
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Resumiendo, un E1 equivale a 2.048 kilobits (2 Mbits) en el vocabulario tecnológico convencional. Hoy contratar un E1 significa contratar el servicio de 30 líneas telefónicas digitales para nuestras comunicaciones. Se usa en todo el mundo excepto Canada, Estados Unidos y Japón.
Estándar de la ITU-T/G.711A para la transmisión, fundamentalmente, de señales de voz, que especifica una cuantificación de 8 bits por muestra, y un ancho de banda máximo de la señal de audio de 4 Khz (suficiente para telefonía), para generar como resultado una señal de frecuencia de 8 Khz, según el cálculo:
(8 bits / muestra) * (8000 muestras / segundo) = 64 Kbit/s
El sistema T1 es enteramente digital, usando código de modulación por pulso (PCM) y multiplexación de división de tiempo. El sistema utiliza cuatro hilos y proporciona la capacidad a dos vías (dos hilos para recibir y dos para enviar en el mismo tiempo). La corriente digital T-1 consiste en 24 canales de 64-Kbps multiplexados dando un total de 1.544 kb. (El canal estándar de 64 Kbps se basa en el ancho de banda necesaria para una conversación por voz.). Hoy contratar un T1 significa contratar el servicio de 24 líneas telefónicas digitales para nuestras comunicaciones. Se usa en Canada, Estados Unidos y Japón.
Los cuatro hilos utilizados en los E1 y T1 eran originalmente un par de cables de cobre trenzado, pero ahora pueden también incluir cable coaxial, la fibra óptica, la microonda digital, y otros medios.
En los años 70 se produjo un creciente proceso de digitalización influyendo en los sistemas de transmisión de voz, en las centrales de conmutación de la red telefónica, manteniendo el bucle de abonados de manera analógica. Por lo tanto cuando la señal de voz, señal analógica llega a las centrales que trabajan de manera digital aparece la necesidad de digitalizar la señal de voz.
El sistema de codificación digital utilizado para digitalizar la señal telefónica fue la técnica de modulación por pulsos codificados (PCM), cuyos parámetros de digitalización son:
El tratamiento que se aplica a la señal analógica es: filtrado, muestreo y codificación de las muestras.
La conversión analógica-digital ( CAD ) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.
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La digitalización o conversión analógica-digital (conversión A/D) consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud (tensión) de una señal (por ejemplo, la que proviene de un micrófono si se trata de registrar sonidos), redondear sus valores a un conjunto finito de niveles preestablecidos de tensión (conocidos como niveles de cuantificación) y registrarlos como números enteros en cualquier tipo de memoria o soporte. La conversión A/D también es conocida por el acrónimo inglés ADC ( analogue to digital converter ).
En esta definición están patentes los cuatro procesos que intervienen en la conversión analógica- digital:
Durante el muestreo y la retención, la señal aún es analógica, puesto que aún puede tomar cualquier valor. No obstante, a partir de la cuantificación, cuando la señal ya toma valores finitos, la señal ya es digital. Los cuatro procesos tienen lugar en un conversor analógico-digital.
En la gráfica inferior se observa una señal analógica, que para ser interpretada en un sistema digital ha de modificarse mediante digitalización. Un medio simple es el muestreado o sampleado. Cada cierto tiempo se lee el valor de la señal analógica.
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Estas conversiones analógico-digitales son habituales en adquisición de datos por parte de un sistema digital y en la modulación digital para transmisiones y comunicaciones de voz.
RDI es el siguiente paso en la evolución de las redes telefónicas, y surgió por la necesidad de ofrecer un mejor servicio a los usuarios, ya que la transmisión a través de señales analógicas tiene numerosos inconvenientes. En esta red la comunicación entre centrales se va a realizar a través de líneas digitales, siendo el bucle de abonado el único elemento que mantendrá la estructura analógica.
Hacia el final de la década de los sesenta y principios de los setenta las telecomunicaciones se limitaban a la comunicación mediante la voz (a través del teléfono) y a la comunicación escrita (por medio de teletipos).
Ambos servicios tenían características distintas, por lo que disponían de redes diferentes para la transmisión de la información. Pero con el avance de la tecnología en la década de los setenta llegaron las computadoras, y se planteó el problema de la comunicación de datos entre computadoras. Este problema ha sido una de las causas de la evolución desde las transmisiones analógicas de la red telefónica conmutada a las transmisiones digitales de la RDSI, pasando por la RDI (red digital integrada).
Uno de los problemas que presentó la red telefónica análoga, era que estaba diseñada para transmitir señales analógicas en unas frecuencias limitadas que, naturalmente, englobaban la mayor parte de los sonidos emitidos por la voz humana (400 Hz – 4 KHz). Esta limitación de frecuencias suponía una restricción importante para la transmisión de datos digitales, ya que la conversión a datos analógicos debía realizarse dentro de ese rango de frecuencias, hecho que limitaba la velocidad de la transmisión, es decir, el número de datos que podían transmitirse por la red telefónica en una unidad de tiempo. Las señales analógicas también presentaban otros problemas, entre los que cabe destacar los siguientes:
El ruido que se introducía en los enlaces, cuya eliminación resultaba difícil. Un ejemplo de ruido en la red telefónica son las interferencias o cruces de líneas que se producen a veces.
El almacenamiento y tratamiento de las señales analógicas requerían técnicas complicadas y equipos sofisticados y, por tanto, caros.
Estas dificultades, entre otras, hacen que la tecnología analógica no sea la más adecuada, a esta motivación tecnológica (problemas de las señales analógicas) se ha unido el abaratamiento de los equipos digitales, que ha reforzado la digitalización de las redes telefónicas, que todavía continúa actualmente para ofrecer un mejor servicio a los usuarios. Este proceso de digitalización empieza por la digitalización de la comunicación entre centrales, de tal forma que la comunicación va a ser analógica a través del bucle de abonado y digital entre centrales. A este estado de las redes telefónicas se le llama R ed D igital I ntegrada.
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Funcionamiento de la Red Digital Integrada
Dado que la comunicación entre centrales es ahora digital, la comunicación entre usuarios se va a realizar de la siguiente manera:
1.- La transmisión desde el domicilio de los abonados, por el bucle local, hasta la central local a la cual está conectado se hace en forma analógica.
2.- En dicha central se realiza una conversión de la señal analógica a una señal digital, y desde la central local del usuario hasta la central local destino, la transmisión en las centrales se hace de forma digital.
3.- Cuando la información llega a la central destino, ésta convierte la señal digital a una señal analógica, y la transmisión se realiza con tecnología analógica a través del bucle local del usuario destino.
Esto es así para un porcentaje alto de las comunicaciones (dependiendo del estado de digitalización de la correspondiente red telefónica).
Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN en inglés) Es la red que procede por evolución de la Red Digital Integrada (RDI) y que facilita conexiones digitales extremo a extremo para proporcionar una amplia gama de servicios, tanto de voz como de otros tipos, y a la que los usuarios acceden a través de un conjunto de interfaces normalizados.
Antes de la RDSI, el sistema telefónico era visto como una forma de transporte de voz, con algunos servicios especiales disponibles para los datos. La característica clave de la RDSI es que integra voz y datos en la misma línea, añadiendo características que no estaban disponibles en el sistema de teléfono clásico.
Se puede decir entonces que la RDSI o ISDN, es una red que procede por evolución de la red telefónica existente, que al ofrecer conexiones digitales de extremo a extremo permite la integración de multitud de servicios en un único acceso, independientemente de la naturaleza de la información a transmitir y del equipo terminal que la genere.
Los siguientes servicios y prestaciones únicamente se pueden lograr con RDSI o ISDN:
Telefonía a 7 kHz (En analógica es de 3.4 kHz) Facsímil Grupos 2 y 3 Facsímil Grupo 4 Teletex, Videotex, Videotelefonía. Suplementarios:
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· Acceso simultáneo a 30 canales tipo B, de 64 Kbps., para voz y datos.
· Un canal de 64 Kbps., o canal D, para la realización de la llamada y la señalización entre dispositivos de la red.
· En conjunto, se referencia como 30B+D o I.421, que es la recomendación CCITT que define el acceso primario. el conjunto proporciona 1.984 Kbps.
· En algunos países (US), sólo existen 23 canales tipo B, por lo que se denomina 23B+D. El total corresponde a 1.536 Kbps.
Evidentemente, las comunicaciones vía RDSI, han de convivir con las actuales líneas, por lo que es perfectamente posible establecer una llamada, por ejemplo, entre un teléfono RDSI y un teléfono analógico o viceversa.
La información en los canales tipo B, operando en modo de conmutación de circuitos, una vez que ha sido establecida la llamada, se transmite de un modo totalmente transparente, lo que permite emplear cualquier conjunto de protocolos como SNA, PPP, TCP/IP, etc.
El canal de control de la llamada, o canal D, también denominado de señalización, permite, como su nombre indica, el establecimiento, monitorización y control de la conexión RDSI, y es el responsable de generar incluso los timbres de llamada. Está definido por la recomendación CCITT Q.931 (I.451), aunque en la actualidad, algunos países siguen normas propietarias. La señalización dentro de la red se realiza mediante la norma SS#7 (Signalling System Number 7) del CCITT, la misma empleada para la operación sobre líneas analógicas.
La instalación de un usuario de acceso básico a la RDSI se caracteriza por la existencia de un equipo de transmisión de red (TR o TR1), que hace de separación entre la transmisión a dos hilos de TR1 a central telefónica, la transmisión a cuatro hilos entre TR1 y los equipos terminales (ET o TR2)
Resumen del Capitulo-1:
Las PBX-Análogas Digitales se encargan de todas las funciones relativas al servicio de telefonía:
Se trata por tanto de una estructura muy rígida de difícil evolución, en la que cualquier cambio es un proceso largo y tedioso, como puede ser el simple traslado de un aparato telefónico, ya que cada extensión está asociada unívocamente a un puerto físico de la PBX.
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Otra desventaja es que en un entorno de varias sedes interconectadas, es necesario replicar los servicios en cada una de esas sedes, ya que solo pueden ser accedidos localmente.
Por último cada llamada utiliza en exclusiva y durante todo el tiempo que dure la llamada el recurso correspondiente a un canal de voz, ya sea a nivel local en la propia PBX, o a la hora de realizar llamadas externas. Esto impide hacer una gestión eficaz y optima de los anchos de banda de los circuitos contratados.
Así es como funciona una llamada típica en un sistema de telefonía convencional:
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Una de las tendencias más recientes en telefonía es la Telefonía IP. Básicamente la Telefonía IP o VoIP es un método por el cual tomando señales de audio analógicas de las que se escuchan cuando uno habla por teléfono se las transforma en datos digitales que pueden ser transmitidos a trabes de Internet o una red de datos, hacia una dirección IP determinada.
La Voz sobre IP (VoIP) permite la unión de dos mundos históricamente separados, el de la transmisión de voz y el de la transmisión de datos. Entonces, la VoIP no es un servicio sino una tecnología. VoIP puede transformar una conexión Standard de Internet, en una plataforma para realizar llamadas gratuitas por Internet. En el pasado, las conversaciones mediante VoIP solían ser de baja calidad, esto se vio superado por la tecnología actual y la proliferación de conexiones de banda ancha, hasta tal punto llego la expansión de la telefonía IP que existe la posibilidad de que usted sin saberlo ya haya utilizado un servicio VoIP, por ejemplo, las operadoras de telefonía convencional, utilizan los servicios del VoIP para transmitir llamadas de larga distancia y de esta forma reducir costos.
Se sabe que va a llevar algún tiempo pero es seguro que en un futuro cercano desaparecerán por completo las líneas de teléfono convencionales que utilizamos en nuestra vida cotidiana, el avance tecnológico indica que estas serán muy probablemente reemplazadas por la telefonía IP.
Las comunicaciones unificadas son posibles con la tecnología de voz sobre IP, ya que permite la integración de otros servicios disponibles en la red de Internet como son video, mensajes instantáneos, correo electrónico, fax, etc.
Las Comunicaciones Unificadas son definidas como el proceso en el cual todos los sistemas y aparatos de comunicación de una empresa se encuentran completamente integrados. Esto permite ventajas para los usuarios ya que pueden mantenerse en contacto con cualquier persona, donde quiera que estén y en tiempo real.
El objetivo de las Comunicaciones Unificadas es el de optimizar los procedimientos laborales, mejorar las comunicaciones entre personas y simplificar procesos que benefician las ganancias de los negocios.
Integra las redes de datos y voz., Esto permite a las empresas de hoy simplificar los procesos de transmisión de información y asegurar su sencilla utilización.
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La Telefonía IP consiste en, además de convertir la voz en datos (VoIP) proporcionar todas las facilidades existente en la telefonía análoga/digital y otras adicionales que es imposible tener en la telefonía convencional, a través de la red IP. De esta forma, voz y datos comparten la misma red. Es lo que se denomina convergencia y es la llave que abre un mundo de nuevos servicios y posibilidades.
La transmisión de voz sobre IP (VoIP) puede facilitar muchos procesos y servicios que normalmente son muy difíciles y costosos de implementar usando la tradicional red de voz PSTN:
Estas y muchas otras ventajas están haciendo que las empresas de hoy adopten sistemas telefónicos IP, para sus negocios. Montando PBX basada en Voz IP a un paso apresurado.
Es muy importante diferenciar entre Voz sobre IP (VoIP) y Telefonía IP.
Beneficios de la Telefonía IP
Entre los muchos beneficios que nos aporta la Telefonía IP podemos destacar los siguientes:
Disminuyen los costes de instalación. Integrando voz y datos en una única red de comunicaciones se puede ahorrar hasta un 50% de los costes iniciales de instalación de las infraestructuras de comunicaciones al realizar un sólo cableado en vez de dos. Así como ahorro en los costes de mantenimiento de dicha red.
Disminuye los costes de explotación. Es posible utilizar tanto las líneas telefónicas tradicionales como los nuevos servicios ofrecidos por operadores de telefonía por Internet, seleccionándose de modo automático aquel que sea más económico en función de la llamada que se va a realizar. Se puede disponer de varios números de teléfono sin necesidad de contratar líneas a su operador de telefonía tradicional ni pagar cuotas mensuales, pagando solo el consumo realizado. Esto ayuda también a mejorar la imagen de las pequeñas y medianas empresas.
