Calidad de Servicios

La red telefónica de nuestros días, no ha cambiado desde los años ochenta, durante todo este tiempo los avances en redes de datos han sido muy importantes, tanto en fiabilidad, capacidad como en costes. Todos estos adelantos se pueden empezar a aplicar a nuestras comunicaciones de voz gracias a los últimos desarrollos presentados sobre la tecnología Voz IP.

Como marco para este avance se ha formalizado un estándar que ha permitido aclarar como será el desarrollo de todas las comunicaciones, con la suficiente amplitud como para abarcar todas las posibilidades existentes.

Nos encontramos en el principio de las comunicaciones de voz sobre redes de datos, concretamente sobre redes IP.

La recomendación H.323 nos permite aclarar todos los conceptos, siendo el estándar ya elegido por la mayoría de los desarrolladores.

· Terminales. Tanto mediante hardware como mediante software el sustituto de los actuales teléfonos puede aumentar la funcionalidad y sencillez de uso. El funcionamiento de todo terminal debe incluir el tratamiento necesario de la señal para su envío por la red de datos. Deben realizar la captación, digitalización, y compresión de la señal de forma que la carga a soportar por toda comunicación este repartida entre los diversos terminales.

· Gatekeepers. Realizan funciones equivalentes a las actuales centralitas, siendo el centro de toda la organización de Voz IP. Es la responsabilidad principal del gatekeeper mantener un control de todo el tráfico generado por las diversas comunicaciones, a efectos de mantener un nivel aceptable de saturación de la red. El control de ancho de banda permite al administrador fijar un límite de utilización, por encima del cual se rechazan las llamadas bien sean internas o externas. Otro aspecto importante que debe manejar el gatekeeper es el enrutamiento de las llamadas. De esta forma, el propio gatekeeper puede redireccionar las llamadas al gateway mas indicado o elegir un nuevo destino sí el original no esta disponible. En este punto es donde una solución software puede dotar al administrador del sistema de herramientas potentes de control y definición de reglas.

· Gateways. El enlace con las redes actuales de voz es lógicamente necesario. Esta relación se puede realizar de forma totalmente transparente para el usuario.

Como comparación en cuanto a calidad del servicio y costes asociados, la voz sobre IP ofrece una relación muy favorable, siendo una de sus principales ventajas.

Ø Uso eficiente de los medios de transmisión (se logran compresiones de 4 a 1 y más).

Ø En el futuro permitirá ofrecer un número único por persona y entidad a nivel mundial (Dominio - dirección IP).

Ø Enlace por uso de nombres en lugar de números. (Servidores de Directorio).

· Dificultad de uso. Complejidad del protocolo H.323, lo que implica costos indirectos elevados para soportarlo

· Necesidad de adiestramiento intensivo y de alto nivel del personal de mantenimiento

· Falta de estándares acordados para facturación, intercambio y gestión de redes

El problema es que en las transmisiones IP no está garantizado el éxito, por lo cual si el correo no es legible o se "pierde" algún paquete, es necesario solicitar la retransmisión del mismo y su recuperación es factible. Pero en el caso de la transmisión de voz esto no es así, ya que la necesidad de recibir los paquetes en un determinado orden, la necesidad de asegurar que no haya pérdidas y de conseguir una tasa de transmisión mínima hacen prácticamente necesaria la implantación de sistemas de Calidad de Servicio (QoS: Quality of Services). Estos sistemas suponen hoy en día el gran reto de la industria ya que garantizar "Quality of Service Over IP" supondrá la inmediata implantación de los sistemas de transmisión de voz.

Las posibles soluciones pasan por diferenciar los paquetes de voz de los paquetes de datos, priorizar la transmisión de los paquetes de voz y hacer que los retrasos añadidos a la transmisión de los paquetes no superen en ningún caso los 150 milisegundos (recomendación de la ITU).

Las líneas de trabajo actuales y las soluciones hasta el momento desarrolladas, se basan en:

En la tabla 1 se muestra la relación existente entre los distintos algoritmos de compresión de voz utilizados y el ancho de banda requerido por los mismos:

VoCodecs	Ancho de Banda (BW)
G.711 PCM	64 kbps
G.726 ADPCM	16, 24, 32, 40 kbps
G.727 E-ADPCM	16, 24, 32, 40 kbps
G.729 CS-ACELP	8 kbps
G.728 LD-CELP	16 kbps
G.723.1 CELP	6.3 / 5.3 kbps

Actualmente la voz que recibe un gateway es digitalizada y comprimida según los distintos algoritmos (GSM, G.723.1, G.711, G.729) mencionados, los cuales se caracterizan por conseguir mayores ratios de compresión en detrimento del tiempo de latencia (tiempo necesario para descomprimir la voz para que pueda ser entendida de nuevo). Algunos de estos algoritmos consiguen comprimir los paquetes de voz en 8 Kbps aproximadamente. El protocolo IP añade al paquete de voz digitalizado y comprimido una serie de cabeceras para su correcto transporte a través de la red, lo que hace que el ancho de banda necesario se incremente hasta unos 16 Kbps.

Hay que considerar así mismo el parámetro denominado "supresión de silencio". Con este parámetro activado, se consigue que la transmisión de paquetes (uso de ancho de banda) se reduzca a las situaciones en que los agentes están hablando. El resto del tiempo (cuando no existe voz a transmitir) se libera el ancho de banda. Considerando este aspecto, se puede afirmar que el tamaño medio de un paquete de voz durante una conversación es de 8 Kbps.

Con todo lo anterior se puede afirmar que con un canal B de cualquier línea RDSI (Red Digital de Servicios Integrados: 2 canales B y 1 canal D), cuyo ancho de banda es de 64 Kbps se puede realizar una comunicación de 8 llamadas simultáneas. Esta situación suele coincidir con las dimensiones de cualquier centralita de una PYME (Pequeña y Mediana Empresa). Esto viene a demostrar que las necesidades de ancho de banda para este tipo de aplicaciones está al alcance de prácticamente cualquier empresa.

Es el tiempo necesario para que la voz viaje de un extremo al otro, incluyen los tiempos necesarios para la compresión, transmisión y descompresión. Este tiempo tiende a minimizarse pero jamás podrá ser suprimido. Actualmente los tiempos que se están obteniendo de latencia giran alrededor de 120 ms, aunque se consideran aceptables por debajo de 150 ms. A continuación se muestra la Figura 1, donde se hace referencia a la percepción de la calidad Vs el retardo.

El eco es debido a una reflexión, habitualmente se debe a un desajuste de impedancias. La cancelación del Eco es un requerimiento necesario para una comunicación a través de Telefonía IP, que elimina de forma automática y en tiempo real posibles ecos, ya que si no lo hiciera haría inteligible la comunicación.

Las líneas de trabajo actuales de cara a conseguir Calidad de Servicio en una Transmisión IP, están basadas en:

a.-Supresión de silencios y VAD (voice activity detection): establecer diferencia entre habla y silencio, no transmitir paquetes de silencio y generación de silencios al otro extremo.

b.-Compresión de cabeceras: asunción de los stándares RTP/RTCP (Sánchez J.M., VoIP’99, 1999)

RTP: Comprime cabeceras de 40 bytes a 2-4 la mayor parte del tiempo sin resolver reserva de recursos o calidad de servicio garantizada

c.-Reserva de Ancho de Banda: implantación del estándar RSVP (Protocolo de Reserva de Recursos) de la IETF (Internet Engineering Task Force) (Schmidt A. et al, 1998). RSVP incorpora reserva de ancho de banda y retardo además de establecer una lista de acceso dinámica de extremo a extremo. Sus principales deficiencias se establecen en su defectuoso crecimiento (solución válida en redes pequeñas) y en su deficiente autorización y autentificación. Además hay que tener en cuenta que las actuales infraestructuras no la tienen en cuenta.

1.- CQ (Custom Queuing) (Sánchez J.M., VoIP’99, 1999): asignación de un porcentaje del ancho de banda disponible

2.- PQ (Priority Queuing) (Sánchez J.M., VoIP’99, 1999): establecer prioridad en las colas

3.- WFQ (Weight Fair Queuing) (Sánchez J.M., VoIP’99, 1999): asignar prioridad al tráfico de menos carga.

4.- DiffServ: definido en borrador por la IETF, evita tablas en routers intermedios y establece decisiones de rutas por paquete.

e.-Control de Congestión: uso del protocolo RED (Random Early Discard) (Sánchez J.M., VoIP’99, 1999), técnica que fuerza descartes aleatorios

f.-Uso de Ipv6: mayor espacio de direccionamiento y posibilidad de Ipv6 & Tunnelin

Como resumen se puede decir que la calidad total del servicio es algo inferior a la obtenida por la telefonía tradicional, pero dentro de unos márgenes totalmente aceptables.

La implementación de esta solución sobre redes públicas tales como Internet, es viable pero al no existir QoS el coste a asumir es muy elevado en cuanto a pérdidas de paquetes e inteligibilidad de las conversaciones. Por ello el mercado está situado en un compás de espera donde la urgencia mostrada por las organizaciones empresariales usuarias marcarán el ritmo de desarrollo e implantación de soluciones que garanticen QoS.

Hay muchos aspectos que pueden afectar la calidad de servicio entregada por la red basada en servicios integrados. Esencialmente, estos aspectos se derivan del hecho de que los diferentes tipos de tráfico requieren diferentes niveles de servicio de la red. Algunos ejemplos de estos son:

· Tráfico de voz paquetizada: este tráfico es caracterizado como un ancho de banda relativamente bajo (típicamente 8 Kbps), pero requiere un bajo retardo en la entrega para asegurar la alta calidad del audio.

· Tráfico de video: el tráfico de video es generalmente de un ancho de banda mas alto (128 Kbps a 384 Kbps o mas), pero aún requiere bajo retardo para la alta calidad de la imágenes de video.

· Transferencia de archivos: la transferencia de archivos requiere de un gran ancho de banda, pero puede ser permitido soportar el retardo a través de la red.

· E-Mail: el e-mail es típicamente de bajo ancho de banda y puede también permitir algún retardo a través de la red.

· Aplicaciones heredadas: estas aplicaciones como SNA pueden requerir moderado ancho de banda, con moderado requerimiento de retardo.

Si se analizan estos requerimientos, se puede ver que un mecanismo para asegurar la calidad de servicio en una red puede ser la capacidad de: identificar los diferentes tipos de tráfico (inclusive especificar las aplicaciones que corren sobre IP); prioritización de los tipos de tráfico; y luego entregarlos sobre la red, la cual es un medio en el cual se encuentran los requerimientos de calidad de servicio para los diferentes tipos de servicio.

¿Cuáles son algunos de los aspectos que puede afectar la QoS ofrecida para estos servicios?

1. Paquetes largos entregados con baja prioridad y aplicaciones que requieren gran ancho de banda pueden afectar el retardo para las prioridades mas altas, las aplicaciones intolerantes al retardo (como la voz). Por ejemplo, un paquete de 1500 bytes entregado como parte de una transferencia de archivos sobre un enlace de 64 Kbps tomará 187 ms para ser transmitido. Esto significa que un paquete de voz no puede ser transmitido durante este intervalo. Como resultado, los cortes de voz o retardos serán oídos debido al tráfico de voz encolado por esos grandes paquetes.

2. Diferentes velocidades de enlaces en la red puede significar que los paquetes pueden encolarse internamente en la red. Cuando los paquetes se encolan internamente en el backbone de la red, el retardo y por consiguiente la calidad pueden ser afectados.

3. Las redes basadas en aplicaciones IP pueden no respetar la política de la calidad de servicio. En una red de cientos de PC`s, puede ser imposible adecuar las políticas de la calidad de servicio en cada desktop, de esta manera los resultados en la violación de los principios puede afectar la calidad del servicio.

La flexibilidad en los mecanismos de la calidad de servicios puede estar habilitada para manejar todos estos tipos de tráfico sin afectar la calidad ofrecida para otros servicios. Además, los mecanismos de calidad pueden ser diseñados para operar sobre un gran grupo de topologías de red y potenciales condiciones de congestión.

Con la finalidad de manejar efectivamente la QoS y basado en lo antes mencionado, se pueden mencionar varios requerimientos:

Si el usuario está corriendo IP sobre la red Frame Relay, y si el dispositivo empleado no puede asegurar la QoS sobre Frame Relay, entonces los mecanismos de QoS empleados en el nivel IP no serán efectivos.

Sin embargo, una solución que efectivamente implementa un mecanismo de QoS puede ser habilitada para entregar QoS en el nivel Frame Relay o ATM.

Si el mecanismo empleado no puede decir si un paquete IP es importante (quizá de voz) o menos importante (quizá FTP), entonces el mecanismo no será efectivo.

Si el dispositivo empleado no puede vigilar la red y asegurar que un usuario no deseado no pueda pasar por encima de una política de calidad, entonces la QoS no puede ser adecuadamente garantizada. Los paquetes deberían poder ser identificados como una política de calidad específica y entonces implementada.

4. Mecanismos utilizados para implementar la QoS deben interactuar cooperativamente con otros elementos, con terceros, con elementos de red.

Si el mecanismo de QoS solo trabaja con un único proveedor de equipos, entonces la red puede llegar a ser inmanejable si los dispositivos del tercero añaden retraso

Asegurar la calidad de servicios es crítico para la adecuada operación de una red integrada de voz, video y datos. La evolución de las aplicaciones basadas en IP colocan mas tensión y requieren mas sofisticación en diseño de equipos para soportar estas aplicaciones sobre las redes mundiales, mientras la entrega de servicios con niveles de confiabilidad similares a estos se experimentan sobre las redes tradicionales no integradas. La habilidad para tener un mecanismo flexible que habilite al usuario a ajustar las medidas de las políticas de la QoS a sus necesidades específicas es un componente crítico de una red global integrada.

Actualmente existen estándares que regulan este tipo de comunicaciones, estándares que provienen de organismos internacionales de estandarización como el ITU (International Telecommunication Union) que ha establecido unas normas para la interconexión de los distintos elementos que intervienen en una comunicación sobre Telefonía IP.

El estándar que regula este tipo de comunicaciones es el H.323 de la ITU (ITU Standards, 1998). Esta norma realmente es una serie de normas para la transmisión de datos multimedia (audio, vídeo y datos) sobre redes que no garantizan una calidad de servicio (redes IP).

Las funciones cubiertas por el H.323 son acerca del control de llamadas, uso de codificadores de voz y normas de otros organismos que especifican la transmisión en tiempo real de los paquetes de voz.

El protocolo H.323 ha sido adoptado prácticamente por todas las empresas líderes en este sector como Netscape, Microsoft, Intel, Vocaltec. La adopción de este estándar permite la interconexión de equipos y software de cualquier fabricante que lo haya adoptado.

Por tanto es lógico deducir que en la actualidad cualquier empresa que quiera trabajar en servicios de VoIP debe adoptar este estándar en todos sus desarrollos. De esta manera se garantizará una perfecta integración con plataformas hardware y software de distintos fabricantes cuyos productos sigan la misma norma.

Los aspectos regulatorios de la telefonía Internet todavía no están contemplados en muchos países debido a que sus servicios están considerados como un valor agregado de Internet y no como servicios sujetos a concesión. Ya se han dado casos en que las telefónicas que monopolizan mercados nacionales han levantado demandas por "competencia desleal" en contra de ISPs (Internet Service Providers) que proporcionan este servicio. Por lo tanto es conveniente estar al tanto de los trámites legales requeridos ante la entidad reguladora correspondiente en cada país. Por ejemplo, en Estados Unidos existen varios proveedores de telefonía IP domésticos de larga distancia debido a la desregulación y competencia abierta entre las compañías de telecomunicaciones.

Dentro de los análisis que ha realizado la empresa CANTV, la solución más cara para satisfacer servicios de voz, es la adquisición de una central de conmutación nueva, la cual ha sido descartada por CANTV ante la presencia de un nuevo desarrollo para el manejo de estos servicios.

El análisis comparativo demuestra que la opción más económica y rentable a la necesidad de manejo de minutos de voz incrementales internacionales es la utilización de una solución IP. También se ha estado considerando estudiar un modelo de negocios sobre el que se vuelque tanto voz como datos sobre una plataforma IP, donde los márgenes de rentabilidad seguramente serían mucho más exitosos.

En cuanto a los costos de terminación alcanzable para distintos destinos sobre carriers IP, existe en el 99% de los casos estudiados, una variación favorable a éstos sobre los PSTN tradicionales que varía entre 4% y 29% para los destinos estudiados.

Los costos de terminación sobre PSTN pudieran igualarse a los de IP si se siguen esquemas de negociación que otorguen reducción de tarifas por volumen de minutos entregados

Actualmente CANTV está analizando diversas opciones que le permitan ir evaluando el comportamiento de estas plataformas, como por ejemplo la creación de un servicio tipo calling card de bajo costo/baja calidad (o Migración de tarjetas de acceso internacionales, como es el caso de Comunicard). La interconexión se haría sobre la Internet, buscando la mayor calidad posible al menor costo. Este producto permitiría a CANTV ofrecer a sus clientes la posibilidad de escoger entre calidad o precio, además de poder cubrir las modalidades de PC-PC, PC-Phone y Phone-Phone.

También se plantea la opción de utilizar a CANTV Servicios como ISP aliado, logrando que participe en el desarrollo de los nuevos servicios que se deberán implantar según el modelo de negocio, tales como: Internet Call Waiting, Call Center, Unified Messaging y todos aquellos que deban o puedan utilizar una interfaz WEB a fin de desarrollar portales que integren los servicios de CANTV facilitando y fomentando su consumo por parte de los clientes.

En cuanto a otras Empresas que ofrezcan esta solución en Venezuela se encuentra Telcel, la cual ya ha comenzado a ofrecer los servicios de voz sobre plataformas IP pero con una calidad que aún debe ser mejorada.

Tanto VoIP como voz sobre internet traerán definitivamente un impacto positivo para CANTV, por cuanto además de implementar las herramientas avanzadas de que dispone la tecnología, permite ofrecer los mismos servicios y mejor aún, nuevos servicios, a precios mas accesibles para el usuario final y con una calidad de servicios bastante aceptable.

Los productos guiados a nichos específicos, pueden ser desarrollados en forma mas económica mediante el uso de equipos basados en componentes como los disponibles para VoIP. Es precisamente por ello que CANTV ya se ha planteado como objetivos trabajar en varios tipos de pruebas, bien sea VoIP con interconexiones directas a algunos proveedores en el extranjero que ofrecen el acceso a través de estas redes a nivel mundial, o pruebas en Voz sobre Internet a través del uso de tarjetas prepago, por ejemplo, que le permitan determinar y ajustar la calidad de servicio mas acorde a cada segmento de mercado.

También cabe mencionar el impacto que esta tecnología tendrá en la red interna de voz de la Empresa, ya que en la actualidad se está trabajando en la implantación de este proyecto con miras a mejorar los parámetros de precios, calidad de servicios y mayores posibilidades de crecimiento.

Además, en el mercado tan competitivo en que nos encontramos y si nos referimos al caso particular del tráfico de voz internacional, CANTV, para poder competir debe casi obligatoriamente migrar a este tipo de soluciones, de lo contrario perderá inevitablemente mas clientes. En este punto es importante aclarar que de forma general la mayoría de los usuarios finales ya no se detienen a detallar tal o cual calidad en uno u otro servicio de voz, siempre y cuando se les ofrezca un precio bastante competitivo, es decir, por debajo de lo que ofrecen otras empresas, ellos usarán el servicio con regularidad. Entonces a sabiendas de que todo está convergiendo (voz y datos) hacia una red integrada de servicios y que con los avances que se han logrado en la calidad de servicios de la Voz sobre IP, el cual ofrece además los mismos niveles de rendimiento, fiabilidad y alcance global que la red telefónica a un costo mucho menor, son factores con bastante fuerza que permiten impulsar a CANTV y a otras Corporaciones a que comiencen desde ya a realizar sus planes de integración de redes.