COMPARACIÓN DE LAS DIFERENTES REDES PARA LA TRANSMISIÓN DE VOZ SOBRE IP


Hoy en día existen tres tipos de redes IP:

1. Introducción

Actualmente, y en todo el mundo, Internet, o más ampliamente las redes IP, junto con la telefonía móvil son los dos fenómenos que captan mayor interés dentro del mundo de las telecomunicaciones, y prueba de ello es el crecimiento experimentado en el número de usuarios que estan por utilizar estos dos servicios.
La utilización de la telefonía sobre IP como sustituto de la telefonía convencional se debe, principalmente, a su reducido coste. Sin embargo, existen estudios que demuestran que el nivel de costes de los dos tipos de tecnologías (conmutación de circuitos y voz sobre IP) no es realmente determinante para la tarifa final que paga el cliente. En otras palabras, los operadores tradicionales de tráfico de larga distancia y tradicional podrían, y seguramente lo harán, bajar los precios de forma que se llegue a un nivel de coste similar para una misma calidad de voz. Se prevé por tanto que sólo durante un período de cinco años existirán argumentos económicos en favor de la voz sobre IP.
Después de este período, serán otros argumentos los que favorezcan la utilización de técnicas de telefonía sobre IP, como son la posibilidad de multimedia, control del enrutamiento por parte del PC del usuario, unificación absoluta de todos los medios de comunicación en un sólo buzón, creación de nuevos servicios, etc.

Este tipo de servicios es nuevo, en el sentido que realmente no son simples sustitutivos de servicios existentes. Por esta misma razón no es fácil predecir la evolución del mercado en este segmento. También es impredecible la cantidad de nuevos servicios que pueden surgir cuando uno de los extremos de la llamada, al menos, es un PC que a su vez está sujeto a una evolución tremenda.



Figura  1 - Tráfico en minutos de Voz sobre IP (Probe Research)

2. Comunicación PC a teléfono y PC a PC

Para establecer una comunicación telefónica, no necesariamente se requiere como terminal un teléfono, sino que se puede
utilizar un terminal multimedia equipado con tarjeta de sonido, micrófono y altavoces, como pueda ser un PC.
Ejemplos de alguno de los nuevos servicios que se apoyan sobre el concepto de voz sobre IP son:

* Servicios de "FreePhone", números gratuitos 900 y 800.
* Internet Call Center. Comunicación con un Agente del Centro de Atención de Llamadas asociado al Web visitado.
* Telefonía Multimedia sobre IP. Utilización de PCs como terminales de voz, datos y vídeo.

3. Diferencias entre Internet y la RTB

Hay diferencia muy significativas entre Internet y la RTB (Red Telefónica Básica), siendo la más importante la diferente técnica de conmutación que utilizan: paquetes y circuitos, respectivamente. Otra diferencia significativa es que Internet usa un enrutamiento dinámico basado en una dirección no geográfica, mientras que en la RTB el encaminamiento es estático y basado en una numeración asociada a una localización geográfica, el número telefónico. Por otro lado Internet tiene una arquitectura descentralizada, lo que resulta en una mayor flexibilidad y permite un despliegue más rápido de las aplicaciones.
Un aspecto muy importante a destacar, que no tiene que ver con los técnicos, es la diferente regulación que afecta a una y otra red. Mientras que la RTB ha estado y sigue sujeta a una extensa regulación en todos los países, que inhibe la competencia real, Internet es una red abierta que la favorece y promueve, para facilitar la entrada en nuevos mercados, aunque últimamente se están apreciando ciertos signos es sentido contrario.
Por otra parte, en muchos países las tarifas del servicio telefónico no se corresponden con los costes del mismo, lo que hace que resulten excesivamente altas, sobre todo para las llamadas internacionales, lo que crea una gran oportunidad para los servicios de voz sobre IP, a través de Internet, al ser su coste muy inferior al no depender de la distancia y aplicarse tarifa local, o utilizando una red IP privada constituida a tal efecto.

Dado que Internet se soporta sobre una nueva infraestructura de red (no se basa en la red telefónica aunque hace cierto uso de parte de ella y la mayoría de los usuarios la acceden a través de ella), obliga a recalcular los costes del servicio, establecer una nueva manera de tasación acorde con los mismos, e implantar una regulación adecuada a la nueva modalidad; estos factores son de una importancia estratégica ya que rompen los moldes tradicionales sobre los que se han basado los monopolios de los operadores. Una infraestructura basada en routers y gateways en la que la inteligencia se deja del lado de los terminales (PCs) es mucho más barata y económica de implantar y mantener -al menos en un factor de 1 a 10- que la tradicional red de conmutación telefónica en la que los terminales (teléfonos) son tontos.
Internet se concibió como una red telefónica para interconectar ordenadores, pero puede que en el futuro sea una red de ordenadores para conectar teléfonos y proveer una verdadera telefonía. Esta afirmación quizá sea un poco aventurada pero se ve avalada por ciertos estudios recientes que predicen que el tráfico de voz sobre Internet puede superar al de datos en el plazo de unos pocos años. De hecho, ya el volumen de tráfico total sobre Internet supera al de voz sobre las redes telefónicas.

4. Telefonía de larga distancia

La VoIP es muy adecuada para dar un servicio de telefonía de larga distancia a bajo coste ya que todas las llamadas se facturan como locales. Los clientes son típicamente los carriers tradicionales, y una nueva categoría de ISP, los ITSP, nacida específicamente para este mercado.
En estos momentos, los grandes ahorros en cuanto a la telefonía sobre IP se realizan en las llamadas internacionales. La relativa falta de competencia en este segmento hace que los precios sean altos, y los mecanismos de compensación internacionales no favorecen la aparición de nuevos operadores con mejores precios, porque siempre tendrán que acordar cómo transportar el tráfico por las redes de los operadores existentes.
Además de la comunicación Teléfono a Teléfono, estos clientes demandan comunicaciones PC a Teléfono, servicios de Fax, enrutamiento en función del coste, tasación y contabilidad en tiempo real, etc.

Componentes de las redes VoIP
Las redes de voz sobre IP suelen contener tres (o cuatro) componentes fundamentales:

* Clientes H.323, PCs multimedia conectados directamente a una red IP
* Gateways de Voz/IP
* Gatekeeper, para controlar las comunicaciones de voz sobre IP
* MCU H.323, opcional, para permitir conferencias con más de dos participantes


Figura 2 - Pila de protocolos de Voz sobre IP

El mayor problema, con mucho, que enfrenta la voz sobre IP, es el de los retrasos acumulados en el tránsito de los paquetes y en el propio proceso de codificación. En la Internet global, los retrasos pueden llegar a ser del orden de dos segundos, impidiendo cualquier posibilidad de una conversación normal. La causa principal de estos retrasos es la pérdida de paquetes, que en muchos casos puede llegar a un 40%. La única manera de mantener este tipo de cifras bajo control es trabajar en una red privada, dimensionada para este tipo de tráfico, o introducir conceptos de calidad de servicio (QoS) en la Internet, algo que todavía está lejano. Esta es la razón por la que la mayor parte de proveedores de voz por Internet disponen de una red dedicada para este propósito, ya que de otra manera no se puede conseguir la calidad requerida por los usuarios, sobre todo si pertenecen al mundo empresarial.

Transmisión de VoIP en redes de cable

Objetivo

Actualmente nos encontramos en un proceso de integración de aplicaciones de tiempo real sobre redes IP, en particular Voz, Fax, Vídeo, etc. Con el proyecto que se presenta, el objetivo pretendido es el modelado de la implementación de Telefonía sobre IP en una red de cable FTTX.

Para ello, inicialmente se realizará un estudio de las características de transmisión de Voz a partir de las recomendaciones ITU-T. El siguiente paso consistirá en el análisis de las posibilidades que ofrece el lenguaje de simulación OPNET para este tipo de servicio.

Con estas premisas, se diseñará una red FTTX que responde a la topología física de la red real del operador TELECABLE, SAU con el objetivo de transmitir VoIP sobre esta red y observar, mediante las estadísticas de la simulación con OPNET, las propiedades de la transmisión (retardos, jitters, pérdidas de paquetes, calidad de la transmisión, etc).

La red será cargada con el tráfico real proporcionado por el operador de cable y los resultados serán comparados con las especificaciones ITU-T.

Como la estructura de la red es lo suficientemente compleja como para que los tiempos de ejecución de las simulaciones sean considerables, se analizarán distintas topologías de red (topología parcial, topología de camino único, etc)

VoIP

Con la transmisión de Voz sobre IP se pretende una solución tecnológica con teléfonos IP prescindiendo de las centrales de conmutación de circuitos. El principal beneficio que proporciona esta tecnología es la reducción de costes, si bien hay que tener en cuenta aspectos tales como la inversión en equipamiento específico de VoIP (Gatekeeper, terminales, Gateways), los costes asociados a los nuevos requerimientos de la red IP, así como el coste de un soporte técnico más especializado.

La calidad de la voz es un concepto subjetivo que mide la fidelidad e inteligibilidad de la conversación percibida por quienes la experimentan. En el caso de redes que utilizan tecnología VoIP, los principales elementos que afectan a la calidad de la voz son:

• Claridad

• Retardo punta a punta

Retardo de codificación/decodificación (codecs)

Retardo de paquetización

Retardo en la red

Jitter

Para transportar voz sobre una red IP es necesario que esta cumpla con nuevos requerimientos de retardo, variación del retardo y pérdida de paquetes, que no eran necesarios en el transporte puro de datos (aplicaciones que no son de tiempo real).

 

Modelado de VoIP mediante OPNET

Una aplicación de voz permite a dos clientes establecer un canal virtual sobre el que

comunicarse usando señales de voz codificadas. El protocolo de transporte utilizado por

defecto es UDP para esta aplicación. Los datos de voz llegan en impulsos seguidos de

un periodo de silencio. También pueden especificarse esquemas de codificación para la

conversión de voz a paquetes de datos.

Algunos atributos para la aplicación de voz son:

• Silence Length (sec): Silence length for the incoming and outgoing calls along with the

associated distributions.

• Talk Spurt Length (sec): Length of a talk spurt for the incoming and outgoing calls along with the associated distributions.

• Symbolic Destination Name: Symbolic destination name of the client.

• Encoder Scheme: Encoding scheme in effect at the client.

• Voice Frames per Packet: Number of voice frames that can be sent in a single packet.

• Type of Service: Quality-of-service parameter for assigning priority to this application’s traffic.

• RSVP Parameters: RSVP parameters for making bandwidth reservations.

 

Caso de estudio: Red FTTX

Para determinar el esquema de la red utilizado es necesario tener un conocimiento

previo del sistema a representar, en aspectos tales como:

• Identificación de todos los elementos de la red

o Disposición física en el sistema real

o Función en la red

o Protocolos que ejecutan

• Identificación de flujos y perfiles de tráfico

Comenzando por su arquitectura física donde se observa la estructura general de la red del operador así como los principales elementos que la componen. Seguidamente se aborda la descripción de la arquitectura lógica de la red del operador, tratando aspectos como los mecanismos y protocolos implicados en la transmisión de la información a través de las ramas y la red troncal de distribución. Finalmente, se resumen las características más importantes de cada elemento que compone la red y que sirve como base para la caracterización de los parámetros del modelo.

Basándose en esta descripción del sistema, se ha realizado un escenario base como el indicado en la figura 3.

Este escenario base constituye una topología completa de la red a estudiar. En él se incluyen tanto la disposición de los elementos del sistema como la configuración de cada uno de ellos para proporcionarle funcionalidad al modelo. También se resaltan las rutas seguidas por el tráfico de algunos de los usuarios según el algoritmo de encaminamiento empleado.

Se ha agregado el tráfico proveniente de los usuarios considerando el tráfico total generado en cada controlador HCX. Para la obtención del tráfico de subida como el de bajada en cada uno de los 17 controladores existentes en el momento de la caracterización de la red se ha realizado la simulación de cada una de las ramas y almacenado los resultados.

Se han incluido también los enlaces de comunicación apropiados:

• STM16 (OC-48) a 2.488Gbps para el backbone de la red

• STM4 (OC-12) a 622.08Mbps para el anillo de conmutadores ATM de la ciudad de Gijón

• STM1 (OC-3) para el nivel jerárquico inferior, en las cercanías del usuario final.

 

 

 Figura 3.- Rutas seguidas por el tráfico de algunos controladores

Respecto a la ruta seguida por los distintos paquetes de datos que circulan por la red, de acuerdo al protocolo de enrutamiento elegido se muestran a modo de ejemplo los caminos seguidos por las peticiones provenientes de los controladores GI02CC01, GI04CC01, AV01CC01 y OV01CC04 con destino a Internet.

Para analizar en detalle el tráfico por la red troncal, con tiempos de simulación relativamente cortos, puede emplearse una topología parcial, donde todo el tráfico entrante y saliente del backbone puede agregarse y así centrar el estudio únicamente en la parte de interés. En la figura 4 se muestra el escenario propuesto para el análisis del comportamiento de esta sección de la red.

Figura 4.- Topología parcial para el análisis de la red troncal

Cuando el objetivo del análisis es el tráfico en una de las ramas de la red, se utilizará una topología de camino único. En este caso, a partir de la topología completa y los algoritmos de encaminamiento empleados se determina la ruta seguida por el tráfico de la rama de interés, como muestra la figura 1. Una vez conocida la ruta se implementa un escenario donde se incluyen de forma explícita todos los elementos de la rama y para el resto se utiliza tráfico agregado tipo background de manera que el tráfico explícito a analizar en detalle compita por el uso de recursos de la red en las mismas condiciones que lo hace en el sistema real.

*Haga click en los enlaces azules para explorar los siguientes subtemas.

Subtema 1:

Introducción y descripción del Protocolo Voz sobre IP. 


Subtema 2: 

Principales proveedores de equipos Voz sobre Ip y breve introducción de los mismo. 

 

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