Señalización en banda

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En telecomunicaciones , la señalización en banda es el envío de información de control dentro de la misma banda o canal utilizado para datos como voz o vídeo. Esto contrasta con la señalización fuera de banda , que se envía a través de un canal diferente, o incluso a través de una red separada. Las señales en banda suelen ser escuchadas por los participantes de la telefonía, mientras que las señales fuera de banda son inaccesibles para el usuario. ^[1] El término también se utiliza de forma más general, por ejemplo, para archivos de datos informáticos que incluyen tanto datos literales como metadatos y/o instrucciones sobre cómo procesar los datos literales.

Al marcar desde un teléfono fijo , el número de teléfono se codifica y se transmite a través de la línea telefónica en forma de señalización multifrecuencia de dos tonos (DTMF). Los tonos controlan el sistema telefónico indicando al conmutador telefónico dónde enrutar la llamada. Estos tonos de control se envían a través del mismo canal , el cable de cobre, y en el rango de frecuencia (300 Hz a 3,4 kHz) que el audio de la llamada telefónica. La señalización en banda también se utiliza en sistemas de operadores telefónicos más antiguos para proporcionar información entre centrales para enrutar llamadas. Ejemplos de este tipo de sistema de señalización en banda son el Sistema de señalización n.º 5 (SS5) y sus predecesores, y la señalización R2 . ^{[2] [3] [4]}

La separación de las señales de control, también denominadas plano de control, de los datos, si se desea una conexión transparente a los bits , se realiza habitualmente mediante el escape de las instrucciones de control. Sin embargo, en ocasiones, las redes se diseñan de forma que los datos se confundan, en mayor o menor medida, debido a la señalización. Permitir que los datos se confundan suele ser aceptable cuando se transmiten sonidos entre humanos, ya que los usuarios rara vez notan la ligera degradación, pero esto genera problemas cuando se envían datos que tienen una tolerancia de error muy baja, como la información transmitida mediante un módem .

La señalización en banda es insegura porque expone señales de control, protocolos y sistemas de gestión a los usuarios finales , lo que puede dar lugar a falsificaciones . En los años 1960 y 1970, los llamados phreaks telefónicos utilizaban cajas azules para falsificaciones deliberadas, en las que se generaban intencionalmente los tonos adecuados para el enrutamiento, lo que permitía al llamante abusar de funciones destinadas a pruebas y uso administrativo y realizar llamadas de larga distancia gratuitas.

Los módems también pueden interferir con la señalización en banda, en cuyo caso se puede emplear un tono de protección para evitarlo.

En la voz sobre IP (VoIP), las señales DTMF se transmiten en banda mediante dos métodos. Cuando se transmiten como tonos de audio en el flujo de voz, la codificación de voz debe utilizar un codificador sin pérdidas, como la modulación por código de pulsos de ley μ o ley A , para preservar la integridad de las señales de frecuencia. Aun así, este método demostró ser a menudo poco fiable y estaba sujeto a interferencias de otras fuentes de audio. El método estándar es eliminar digitalmente los tonos DTMF del audio en la fuente y del flujo de voz del Protocolo de transporte en tiempo real (RTP) y codificarlos por separado como una carga útil de información digital, a menudo denominada eventos telefónicos nombrados (NTE), de acuerdo con RFC 4733. Dichos marcos DTMF se transmiten en banda con todos los demás paquetes RTP en la misma ruta de red. ^[5]

A diferencia de la transmisión en banda de DTMF, los protocolos de señalización VoIP también implementan un método de transmisión DTMF fuera de banda . Por ejemplo, el Protocolo de inicio de sesión (SIP) y el Protocolo de control de pasarela de medios (MGCP) definen tipos de mensajes especiales para la transmisión de dígitos.

Como método de señalización dentro de banda, los tonos DTMF también fueron utilizados por las emisoras de televisión por cable para indicar las horas de inicio y fin de los puntos de inserción locales durante las pausas de las estaciones para beneficio de las compañías de cable. Hasta que se desarrolló un mejor equipo de señalización fuera de banda en la década de 1990, se podían escuchar secuencias de tonos DTMF rápidas, no reconocidas y fuertes durante las pausas comerciales de los canales de cable en los Estados Unidos y en otros lugares.

Estas secuencias DTMF fueron enviadas por el equipo de la red de cable de origen en la instalación satelital de enlace ascendente y fueron decodificadas por el equipo de las compañías de cable locales. Una secuencia de tonos específica indicaba el momento exacto en que las transmisiones debían cambiarse a la transmisión de control maestro y dejar de hacerlo para transmitir anuncios comerciales de transmisión local. El siguiente es un ejemplo de una secuencia de este tipo realizada por una compañía de cable que comunicó lo siguiente al equipo de transmisión de la compañía de cable:

CAMBIE A LOCAL AHORA - CAMBIE A LOCAL AHORA - PREPÁRESE PARA VOLVER A CAMBIAR - PREPÁRESE PARA VOLVER A CAMBIAR - CAMBIE A NACIONAL AHORA - CAMBIE A NACIONAL AHORA - "SI NO HA CAMBIADO A NACIONAL AHORA, HÁGALO INMEDIATAMENTE"

La señalización DTMF en la industria del cable se suspendió porque distraía a los espectadores y era susceptible a interferencias cuando los tonos DTMF eran emitidos por personajes en programas de televisión. Por ejemplo, un personaje que marcaba un teléfono de tonos en un programa de televisión podía hacer que las computadoras de la compañía de cable cambiaran de una "transmisión activa" a una señal sin señal , y el costo de las tecnologías de señalización imperceptibles para los humanos disminuyó.

La señalización en banda se aplica únicamente a la señalización asociada al canal (CAS). En la señalización de canal común (CCS), se utilizan canales separados para el control y los datos, a diferencia del canal compartido en CAS, por lo que todo el control está fuera de banda por definición.

En el ámbito de los datos informáticos, el término hace referencia a la incorporación de cualquier tipo de metadatos directamente en los datos habituales. Estos usos tienen ventajas y desventajas similares a las de las telecomunicaciones, como abrir una superficie de ataque frente a simplificar el procesamiento. Algunos ejemplos:

• Incrustar un número mágico al comienzo de los archivos, para señalar el formato o el idioma de los datos siguientes.
• Incrustar un carácter NULL como en las cadenas de C, para señalar el final de la cadena (en lugar de mantener esa información fuera de la cadena).
• Incrustar marcado dentro del texto, ya sea para categorizar partes del texto, proporcionar instrucciones de procesamiento o formato, o para otros fines.
• Reservar algunos caracteres en expresiones regulares , como "*", para que tengan significados de procesamiento especiales, en lugar de representar literales.
• Incorporar códigos de control en la entrada del terminal de computadora como un medio de control del dispositivo, permitiendo a los usuarios de la línea de comandos emitir comandos de un solo carácter directamente, por ejemplo, Ctrl+ demite un ^Dcódigo, lo que hace que los programas de la línea de comandos no esperen más entradas del usuario y, por lo tanto, salgan.

Cuando la comunicación fuera de banda no está disponible, se pueden utilizar una de dos técnicas para preservar la transparencia de la red .

• Encapsulación : la agrupación de los datos de control en el encabezado del paquete y luego la eliminación del encabezado (y/o pie de página) del paquete en el extremo más alejado, restaurando los datos para que sean iguales a los originales.
• Relleno de bits : la inserción de caracteres que no son información o de escape para modificar, sincronizar y justificar los datos de modo que nunca parezcan información de señalización (y eliminar los bits rellenos y los códigos de escape en el extremo más alejado, restaurando los datos para que sean iguales a los originales).

• Personaje de control
• Secuencia de escape
• Control en banda
• Señalización de línea
• Control fuera de banda
• Tonos de Quindar
• +++ (módem)