Trabajo Especial de Grado

Introducción

Las redes de Telefonía IP que actualmente tienen operativas los Proveedores de Servicios son, a escala, mucho más pequeñas que la PSTN o sirven como un pequeño adjunto (a veces insignificante) a sus redes TDM actuales.  Estos temas son de gran interés, tanto para las Operadoras ya establecidas desde un punto de vista competitivo como para los nuevos competidores que están descubriendo que muchas de las ofertas de voz sobre IP no están maduras.

A lo largo de los años se han producido notables cambios, que sin duda alguna han venido mejorando la eficacia de las comunicaciones, no obstante aún es mucho lo que queda por hacer, ya que la capacidad creativa del ser humano es ilimitada y se sabe con seguridad que en el transcurso del tiempo, cualquier innovación de esta época quedará solo como un paso de avanzada.

Este trabajo tiene un doble propósito, en primer lugar, satisfacer los requerimientos del Trabajo Especial de Grado para optar al título de Especialización en Gerencia en Redes y Telecomunicaciones.  En segundo lugar, presentar un estudio técnico para la migración parcial o total de la red telefónica TDM internacional d CANTV a Voz sobre IP.

El presente trabajo consta de 3 capítulos que son:  El título del trabajo de investigación, que incluye entre otras cosas, el planteamiento del problema y los objetivos.  El Marco Teórico, el cual incluye todo lo relacionado a los antecedentes de la investigación y las bases teóricas del trabajo y por último se encuentra el Marco Metodológico, dentro del cual se contempla el análisis de los diferentes escenarios y otros aspectos relacionados al tipo y diseño de la investigación.

Capítulo I

1. Título del Trabajo de Investigación

1.1 Título

Estudio de factibilidad técnica para la migración parcial o total de la red telefónica TDM internacional  de Cantv a voz sobre IP

1.2 Planteamiento del Problema

A lo largo de la década de los noventa, muchas empresas (p.ej. la Empresa ECI telecom ¹: transportadora de tráfico VoIP para proveedores de servicio alrededor del mundo; VirtualCom ² ; MCI ³; Access Power ³ ; ITXC (Internet Telephony eXchange Carrier) ³; Global Gateway Group ³ ; Avantel ⁴ ; Telmex ⁴) maximizaron sus inversiones en redes de banda ancha para la interconexión de sus centrales telefónicas con la finalidad de ofrecer VoIP.   La telefonía IP ofrece la oportunidad de integrar la telefonía pública convencional con la red de datos reduciendo el costo de mantenimiento por redes separadas y dando valor agregado al sistema de comunicaciones de la Empresa. 

La tecnología IP traslada el esquema tradicional de comunicación de voz, al mundo de las redes de datos y unifica los servicios en una sola red.

Actualmente, muchas empresas (Alestra) ⁴  poseen redes independientes para voz y datos: la telefonía convencional, las redes de datos, el video y el tráfico de seguridad, entre otros ejemplos; situación que se traduce en mayores costos de mantenimiento y poca flexibilidad para la introducción de nuevos servicios.

1. http://www.planex.com.ar/novedades_voip2.htm

2. http://www.virtual-com.net/pages_espanol/sobrenos/sob_his.shtml

3.http://www.google.co.ve/search?q=cache:kk5sEtvsqZAC:personales.ciudad.com.ar/technical_support/voip.doc+migraci%C3%B3n+de+PSTN+a+VoIP&hl=es&ie=UTF-8

4. http://www.reforma.com/tecnologia/articulo/192297/default.htm

Al incorporar la tecnología de VoIP, se unifican los costos de mantenimiento y se reduce el gasto por llamadas dentro y fuera de la red corporativa. 

Al emplearse la red corporativa unificada para transportar la voz, entre las sucursales, se ahorra el costo del proveedor del servicio de telefonía convencional.

Tal vez el aspecto más interesante de la telefonía IP y en consecuencia de la unificación de las redes, es que se producirán con el tiempo ahorros significativos en el mantenimiento. 

La telefonía sobre IP permite estar comunicados a un costo menor que los actuales, dentro de las empresas y fuera de ellas. Es la puerta de entrada de nuevos servicios tales como: sitios web de soporte en combinación con centros de atención en línea; Acceso mejorado a Voice Over IP: este servicio le ofrece al suscriptor la opción de completar una llamada telefónica a través de la red convencional telefónica, o de manera opcional, para completar la llamada a través de una red de Protocolo de Internet (IP),  entre muchas otras prestaciones. Un elemento a favor de este modelo de red es la existencia de infraestructuras IP en muchas empresas y corporaciones.

Comparadas con las redes de conmutación de circuitos, las redes IP resultan menos caras de construir y mantener, no requieren de un canal dedicado para la voz. En lugar de eso, el ancho de banda está disponible para el transporte de voz, video y datos de forma simultánea. El tráfico de voz se envía a una red habilitada para calidad de servicio (QoS) que hace posible la distribución de los paquetes de voz de alta prioridad y sensibles a las demoras. La infraestructura permitirá ofrecer una tarifa más baja o un paquete de servicios al consumidor final. En el mercado internacional, donde las llamadas de larga distancia son necesarias y caras, los proveedores de servicios pueden ofrecer servicios competitivos, manteniendo la rentabilidad.

La convergencia liberará los servicios de voz de las onerosas tarifas y legislaciones. Con la voz simplemente como una parte del tráfico, los servicios de red proporcionarán economías en las que las llamadas telefónicas costarán mucho menos que en la actualidad

Este primer acercamiento al tema viene avalado por las conclusiones de diferentes investigaciones de mercado que coinciden en destacar el enorme potencial de crecimiento de VoIP. De hecho, IDC estima que, sólo en Estados Unidos, entre 1997 y el año 2002, los ingresos procedentes de VoIP crecerán a un ritmo anual del 103,4 por ciento hasta alcanzar 24.390 millones de dólares al final del período. A nivel internacional, la tasa de crecimiento durante los años citados será del 100,9 por ciento, acumulando un volumen de ingresos de 20.490 millones de dólares en el año 2002 ⁵. 

El uso de las plataformas IP la vemos en una serie de países que ya están trabajando con este tipo de redes o que ya están empezando a montar sus propias redes, por ejemplo AT&T ya ha lanzado un programa para ampliar sus propios servicios de telefonía por Internet. La telefónica Finlandesa fue una de las primeras en ofrecer la telefonía IP a sus abonados. Deutsche Telekom ha iniciado una prueba piloto de telefonía IP, que enlazará diversas ciudades de Europa, Estados Unidos y Japón. En su estrategia destaca la adquisición del 21% de Vocaltec (http://www.vocaltec.com), la compañía pionera en telefonía IP y la compra de software, tecnología y licencias, a esta misma compañía, por un valor de 30 millones de dólares. Las estadounidenses AT&T, y Sprint tienen previsto incorporar la telefonía IP a sus servicios, una vez dispongan de sistemas de conmutación a gran escala capaces de atender 10.000 llamadas ⁵.  En el caso particular de CANTV, se están haciendo estudios en relación  a la utilización de esta tecnología para el mejoramiento de la red telefónica de acceso internacional de la Empresa.

CANTV, la compañía de telecomunicaciones privada más grande de Venezuela, ha experimentado una constante transformación para convertirse en una empresa competitiva, con aceptables niveles de calidad en la oferta de sus productos y servicios de transmisión de voz, datos, acceso a internet, telefonía celular y directorios de información. 

[5] http://www.monografias.com/trabajos3/voip/voip.shtml

Los cambios han sumido a Cantv en un proceso de integración con sus empresas asociadas: Movilnet, Cantv.net y Caveguías las cuales forman un frente único para ofrecer a sus clientes soluciones integrales a sus necesidades de telecomunicaciones, tales como inalámbricas, fijas, transmisiones de datos e Internet o servicios de información.

Es por ello y por el interés de la Empresa en mantenerse a la vanguardia en la prestación de servicios a unos precios competitivos que se está analizando la situación del acceso internacional. 

Actualmente representa un problema para Cantv el hecho de mantener actualizados los switches internacionales, ya que esto implicaría la sustitución de equipamiento y un alto costo de inversión.   Cantv cuenta con dos centrales para el acceso internacional, una central Ericsson y una central Lucent, ambas presentan problemas diversos como por ejemplo, limitaciones en la capacidad de procesamiento, manejo del protocolo de señalización internacional y el mantenimiento.  Esto ha ocasionado en algunos momentos que se termine manejando la mayor parte del tráfico por uno de los nodos (Ericsson), lo cual no resulta conveniente ya que Cantv no puede correr el riesgo de manejar todo por una sola central sin contar con un adecuado respaldo. 

Adicionalmente, se encuentra el problema del elevado costo que implican las llamadas internacionales cursadas a través de la red telefónica pública, lo cual ha provocado una considerable disminución del tráfico y del ingreso en ese segmento.  Esto trae como consecuencia que Cantv pierda fuerza en el mercado del acceso internacional al no poder ofrecer tarifas mas bajas.  Los aspectos anteriores nos obligan a trabajar en el uso de nuevas tecnologías tales como VoIP. 

En relación a la problemática expresada, se puede formular la siguiente interrogante:

¿La implementación de una plataforma de VoIP en el plano de Larga Distancia Internacional de la Red de Cantv permitirá incrementar los ingresos, mejorar el tráfico y reducir los costos de mantenimiento?

1.3 Justificación

La presente investigación se realizará principalmente por el hecho de que Cantv necesita tomar una decisión en estos momentos, sobre la conveniencia de realizar una sustitución  parcial (a través del aprovechamiento de los nodos actuales o migrando a un nuevo nodo parte de la central) o total (migrando totalmente ambos nodos) de las actuales centrales internacionales por una nueva plataforma que le garantice: crecimiento en nuevos servicios, reducción de costos de inversión y de mantenimiento, ofrecer servicios competitivos, así como el incremento en los ingresos por concepto de llamadas internacionales.

El desarrollo de la tecnología IP para el transporte de voz forma parte de un proceso evolutivo dentro del campo de las telecomunicaciones.  Esta tecnología en cierto modo revolucionaria, ocasiona la aparición acelerada de operadores emergentes que apuestan muy fuerte a este desarrollo tecnológico, lo que ocasiona a su vez un crecimiento muy rápido de esta tecnología.   Como ejemplo se puede citar a la empresa Level 3, la cual es una portadora (Carrier) basada totalmente en IP y que está evaluada en 3000 Millones de dólares.

Este efecto se hace sentir contundentemente en todos los operadores tradicionales como Cantv, los cuales siguen con atención estos desarrollos.

Los operadores emergentes que usan VoIP entablarán la competencia con servicios cada vez más convencionales (más cercanos a la telefonía tradicional).

El desarrollo de este proyecto se basa en ayudar a Cantv en la migración hacia la convergencia de redes, haciéndolo en forma escalada y acorde a los planteamientos realizados por diferentes áreas de la Empresa.

1.4 Importancia de la Investigación

Esta investigación tiene la finalidad de determinar la configuración de la Red y el equipamiento necesario para el tráfico internacional de la Red de Cantv.  De igual forma el estudio permitirá obtener información sobre las adaptaciones necesarias para permitir la interoperabilidad con la red existente.   Los beneficiados con esta investigación serán los usuarios finales con la disminución de los costos de las llamadas internacionales;  igualmente representa un beneficio para Cantv, porque le permitirá tomar una decisión en cuanto a la opción más conveniente en el corto plazo además de prepararse para el mediano plazo.   Esto a su vez puede traer un incremento en los ingresos de la Empresa, al aumentar la cantidad de llamadas, así como por el concepto del arrendamiento a terceros para que a su vez presten  el servicio a sus usuarios.

Otro aspecto que cabe mencionar es que el uso de esta nueva plataforma se traduce en ahorros para la Compañía al permitir la reducción de los costos de operación y mantenimiento generado por los actuales switches.

En cuanto a las limitaciones prácticas que pudieran impedir el desarrollo de la investigación se encuentra el hecho de garantizar una Calidad de Servicio (QoS) acorde a los requerimientos actuales del mercado, ya que si bien es cierto que los usuarios no se detienen a comparar en extremo, la calidad  de los servicios, siempre y cuando los costos sean significativamente inferiores, también es cierto que se debe garantizar (o se le debe exigir a los proveedores de las redes IP entre países) una calidad de servicio mínima ya que el coste de asumir es muy elevado en cuanto a pérdidas de paquetes e inteligibilidad de las conversaciones. 

1.5 Objetivos

Objetivo General:

Determinar la factibilidad técnica para la migración parcial o total de la red TDM internacional  de Cantv a Voz sobre IP. 

Objetivos Específicos:

 1.- Determinar las características mínimas que debe cumplir la nueva red de VoIP internacional que garantice la evolución de la red y la convergencia del tráfico de voz y datos en una misma plataforma.

2.- Identificar la solución que permita realizar la migración de modo transparente o menos impactante para Cantv y para los usuarios finales

Capítulo II

 2. Marco Teórico

 2.1           Antecedentes  de la investigación

CANTV ha estado analizando la posibilidad de implantar redes IP, particularmente en el segmento internacional, uno de los planes del cual se ha obtenido mayor información, es el “Plan Inicial de Evaluación de VoIP” realizado en el año 2000.

La opción más económica y rentable para el manejo del tráfico internacional es la utilización de la tecnología de VoIP en comparación con la telefonía tradicional por lo que se denota o confirma la conveniencia de una red en la cual converja todo tipo de tráfico.

Tomando en consideración este estudio, se está creando un piloto para probar servicios tipo “calling card” sobre plataformas IP y verificar los niveles de calidad del servicio y las modalidades a ser ofrecidas (PC- PC, PC-Teléfono y Teléfono – Teléfono).

2.2           Bases Teóricas

Esquema de la investigación

2.2.1 Sistema Telefónico

2.2.1.1 Redes de conmutación de circuitos

2.2.1.2 Tráfico Telefónico

2.2.1.3   Dimensionamiento de centrales

2.2.1.4   Funciones de un sistema de conmutación

2.2.1.5   Ancho de banda telefónico

2.2.2    Telefonía IP

                        2.2.2.1        Historia de la paquetización de la voz

2.2.2.2                    Telefonía IP vs Telefonía Tradicional

2.2.2.3        Estándares

            2.2.2.4             Qué es VoIP

2.2.2.5                            Como trabaja la Telefonía IP

2.2.2.6                            Características de la telefonía IP

2.2.2.7      Arquitectura

2.2.2.8      Beneficios

2.2.2.9        Protocolos de comunicación

                   2.2.2.9.1              H.323

                   2.2.2.9.2              SIP

                   2.2.2.9.3              MEGACO/H.248

                   2.2.2.9.4              MGCP

2.2.2.10      Calidad de servicio (QoS)

2.2.3    Aplicaciones

2.2.4    Ventajas e Inconvenientes de los Servicios IP

2.2.5    Empresas relacionadas con el estándar VoIP en vías de acceso

2.2.6    El futuro del protocolo de voz sobre IP

2.3            Opinión de otros autores sobre el objetivo de investigación

2.4            Posición respecto al proyecto

2.5            Marco conceptual

2.2.1 Sistema Telefónico

2.2.1.1 Redes de conmutación de circuitos

Por conmutación de circuitos se entiende por el control o enrutamiento de señales en un circuito electrónico para transmitir datos o señales entre puntos específicos en una red; el circuito permanece establecido el tiempo que dure la llamada, quedando en este caso a disposición de otros usuarios para su utilización de igual forma.

Esta red es considerada la red telefónica tradicional, la cual sirve de apoyo para extender otros servicios a innumerables usuarios, alcanzando hasta los lugares más recónditos.

2.2.1.2 Tráfico Telefónico

Es importante conocer como se reparte el tráfico telefónico y la experiencia es que las llamadas aparecen en instantes cualesquiera, independientemente unas de otras (proceso aleatorio) y son de duración variable pero con un promedio de dos a tres minutos, dependiendo del país.  Al hablar de tráfico telefónico se emplean los siguientes términos:

• Ocupación:  Estado en el que se encuentra un órgano cuando es utilizado; al comienzo de la ocupación se le denomina toma, al final liberación, y al intervalo que dura, tiempo de ocupación.
• Llamada:  Es la ocupación de una serie de órganos, provocada directa o indirectamente por los abonados que desean establecer una comunicación.
• Intensidad:  Es el volumen de tráfico que se produce durante un determinado período de tiempo.  Su unidad de medida es el “Erlang”.
• Erlang:  Es la intensidad de tráfico de un órgano o grupo de órganos en los que el tiempo de observación coincide con el tiempo total de ocupación, entendiendo por tal la suma de los tiempos de ocupación parciales de los mismos.
• Hora Cargada (u hora Pico):  Se entiende por tal el período de tiempo de 60 minutos consecutivos de mayor volumen de tráfico.
• Congestión: Condición en la que es imposible establecer una nueva conexión, inmediatamente, por falta de circuitos.

2.2.1.3  Dimensionamiento de centrales

Al realizar el dimensionamiento de una red telefónica hay que buscar un compromiso entre el grado de calidad deseado y el costo que ello supone; y en este punto es donde influye fundamentalmente el tipo de central elegida ya que, si bien pueden crecer y adaptarse a las diferentes necesidades de tráfico, por su propia arquitectura resultará que cada sistema tiene una dimensión óptima a partir de la cual la complejidad del mismo y consecuentemente su precio se ven altamente afectados.

Al instalar una nueva central se ha de tener en cuenta el número de bloques de conmutación, calcular el número de mallas de la red de conversación, el número de enlaces con otras centrales, etc., todo ello teniendo en cuenta el tráfico a cursar por la central, dependiendo éste en gran medida del grupo de abonados al que va a dar servicio.

En toda central telefónica se distinguen tres tipos de enlaces, los de llegada, los de salida hacia otras centrales y los internos, estos últimos necesarios para interconectar los abonados de la misma central.  Puesto que para conseguir la máxima eficacia el número de enlaces es inferior al de abonados, ya que no todos ellos los utilizan simultáneamente, es necesario considerar en los sistemas las llamadas etapas de concentración y expansión, así como otras de distribución para el mejor aprovechamiento de los órganos de la central. 

En las etapas de concentración se realiza la operación de búsqueda; cuando un abonado quiere efectuar una llamada hay que buscar un enlace que se encuentre disponible;  el número de entradas viene determinado por el de abonados mientras que el de salida está en función del tráfico que estos originen.  En las etapas de expansión se realiza la función de selección; cuando una llamada entra en la central hay que seleccionar al abonado llamado entre todos los pertenecientes a la central.

2.2.1.4  Funciones de un sistema de conmutación

El objetivo básico de una central telefónica es establecer un enlace entre dos abonados (uno que llama y otro llamado) que desean establecer una comunicación; para ello es necesario contar con los medios físicos, funciones y señalización necesarios para alcanzarlo con efectividad.

Desde el punto de partida del abonado que desea establecer una comunicación se tienen, ordenadamente, las siguientes funciones:

• Función de espera:  La central debe reconocer en todo momento cuando el abonado procede a descolgar su aparato.
• Función de aviso:  Es la encargada de indicar al abonado, mediante diversos tonos, el estado de su llamada, tanto si tiene éxito y se completa como si es rechazada.  Entre los tonos mas comunes, para todos los países y tipos de centrales, se encuentran el de “invitación a marcar”, por medio del cual sabe el abonado que dispone de línea y puede proceder a marcar el número del abonado llamado;  el de “llamada o repique”, por el cual sabe que se ha alcanzado al abonado llamado y que el mismo está libre, si la llamada es respondida significa que se ha completado la llamada; el de “ocupado”, por medio del cual se sabe que el abonado llamado tiene establecida otra comunicación y, por último el de “línea muerta” que indica que el número marcado no tiene asignado ningún abonado.
• Función de recepción de información numérica:  Necesaria para el intercambio de información (marcación) entre el abonado y la central o entre centrales, de tal forma que las cifras recibidas puedan gobernar los pasos de selección.
• Función de control:  Es la encargada de establecer la comunicación, interpretando la información recibida y elaborando las órdenes necesarias para gobernar las selecciones que son consecuencia de la numeración recibida, al mismo tiempo que efectúa la prueba de ocupación de los diversos órganos de la central.
• Función de selección:  Junto con la anterior, a la cual está íntimamente ligada, es la mas importante.  Su misión es la de elegir, dentro de las posibles rutas, la que ponga en comunicación a los dos abonados, pertenecientes a la misma o a distintas centrales.
• Función de transmisión:  Depende en gran parte del tipo de tecnología empleada, y se encarga del intercambio de información y señalización entre centrales.
• Función de supervisión:  Una vez que se ha establecido una comunicación es necesaria la supervisión de los diferentes elementos que en ella intervienen con el fin de detectar y corregir rápidamente cualquier incidencia, especialmente la desconexión de los órganos afectados.
• Funciones auxiliares:  Además de las funciones básicas ya descritas existe todo un amplio abanico de nuevas y avanzadas funciones, destinadas a dar un mejor y mas completo servicio a los diferentes abonados, introducir una mayor economía en la conservación de las centrales y proporcionar un mayor rendimiento del sistema instalado.  Algunas de esas funciones son:  identificación de abonados, transferencia de llamadas, rutas alternativas, diversificación de categorías, etc.

2.2.1.5  Ancho de banda telefónico

El habla y todo lo que escuchamos está compuesto por ondas analógicas.  Mientras la comunicación analógica es ideal para la comunicación humana, la transmisión analógica no es robusta ni eficiente por restablecer la señal que se encuentra sumada con el ruido de línea.   Las muestras digitales están compuestas por bits de unos y ceros.  La señal digital puede ser recuperada más fácilmente de la señal de ruido en la línea.  Por la ventaja evidente que tiene la representación de la señal en forma digital, la red de telefonía migró de la transmisión analógica a la modulación por código de pulso PCM (Modulación por Codificación de Pulsos).

PCM convierte el sonido analógico en forma digital para ello se basa en el teorema del muestreo de Nyquist.  Si una señal se muestrea a intervalos regulares a una velocidad al menos 2 veces superior a la máxima frecuencia presente en el canal, las muestras contendrán información suficiente para permitir su reconstrucción.  Entonces para reproducir las señales de un canal de 4 Khz se requerirán: 4Khz * 2 = 8000 muestras por segundo, las cuales son suficientes para expresar las señales de una línea telefónica de 3,4 Khz.

El ancho de banda de un canal telefónico es de 3,4 KHz. Se eligió un ancho de banda reducido porque se pensó únicamente en transmitir la voz humana con un planteamiento mínimo. De esta forma es posible multiplexar muchas conversaciones en un ancho de banda relativamente reducido, lo cual es especialmente interesante en largas distancias; además del ahorro que en sí mismo supone usar un ancho de banda pequeño, el oído humano es así menos sensible a las distorsiones que si se utilizara un ancho de banda mayor [6].

2.2.2               Telefonía IP

2.2.2.1          Historia de la paquetización de la voz

 Aunque son conocidas distintas investigaciones en algoritmos avanzados de digitalización de voz desde 1970 (Mañas J.A., VoIP’99, 1999) y distintas experiencias de transmisión de voz sobre redes locales (LAN) en los años 80 (Mañas J.A., VoIP’99, 1999), es en Febrero de 1995 cuando la empresa VocalTec (Canto J., 1999) da el impulso de salida mostrando a través de su producto Internet Phone las posibilidades reales de establecimiento de llamadas telefónicas de Pc a Pc. Se utilizaba entonces un paquete de software instalado en el Pc y como medio de transmisión Internet. Nacía así el término hoy acuñado como Telefonía IP.

La evolución en el tiempo ya era imparable y es en 1996 cuando se dan las primeras experiencias de establecimiento de llamadas de Teléfono a Pc (Mañas J.A., VoIP’99, 1999) y de Teléfono a Teléfono a través de redes IP. A partir de 1997 empiezan a aparecer nuevos dispositivos y métodos que nos llevan hoy en día a mantener el término XoIP (‘X’ over Internet Protocol) (Sierra J.C., VoIP’99, 1999) como la verdadera opción de futuro o si se prefiere como la puerta hacia la convergencia de las redes. En este acrónimo X significa cualquier contenido susceptible de ser transmitido por una red (D = data, V = voz, F = fax, M = multimedia, etc) [7].

Uno de los primeros desarrollos (en marzo de 1997) fue el de la compañía MCI, de los Estados Unidos: un proyecto de 100 millones de dólares llamado VAULT.   Esta nueva arquitectura de red   permite   interconectar   y   combinar   las   redes   tradicionales   de telefonía con redes de datos.

[6]  Redes de Comunicaciones.  José Manuel Huidobro.  1992. Editorial Paraninfo

[7] http://www.cesga.es/ga/default.html?Recetga/Proxrecet.html&2

El sistema empaqueta las conversaciones (es decir, las transforma en bloques de información manejables por una red de datos) y las envía vía Internet. MCI está utilizando la tecnología de VAULT en sus call centers de atención al usuario: el cliente puede hablar con un agente (a través de su PC) y recibir información de su facturación simultáneamente, incluso hasta modificar su perfil de cliente en las bases de datos, utilizando sólo la Web. Según MCI, el uso de esta tecnología es virtualmente ilimitado: un particular podría consultar amortizaciones en una página web determinada y, en caso de que necesitara ayuda para completar un formulario de préstamo, pedir la asistencia on line de un consultor, quien lo atenderá viva voz y usando tan sólo el PC.

Mediante la utilización de un software de enrutamiento de la empresa NetSpeak, la corporación MCI planea enrutar algunas de las llamadas de larga distancia hacia la Internet. La idea es que,   antes  de   que  estas  llamadas  sean  conectadas  a  la  red telefónica, el sistema busque un camino rápido a través de la Red y verifique si existe ancho de banda disponible que garantice la calidad de la comunicación, de forma de enviarla por ese enlace. Creemos que, a medida que pase el tiempo y que la Internet pública tenga mayor capacidad y la posibilidad de transportar diferentes tipos de servicios e información, buena parte de la telefonía pública pasará a Internet. Un segundo paso para VAULT será el de transmitir datos, video y voz a través del mismo enlace, mediante gateways digitales, admite Cerf [8].

2.2.2.2  Telefonía IP vs Telefonía Tradicional

Aunque la telefonía IP aprovecha la infraestructura de telecomunicaciones ya existente necesita nuevos elementos.

Actualmente muchas organizaciones utilizan un entorno en el cual coexisten varias redes paralelas, como por ejemplo voz y datos.

[8] http://www.monografias.com/trabajos3/voip/voip.shtml

Por el contrario en las nuevas redes, mediante la incorporación de unos elementos denominados VoIP GW (Gateway o Pasarela para Voz sobre IP) se pueden unificar ambas redes y por tanto se logra la Convergencia.

La telefonía IP, necesita un elemento que se encargue de transformar las ondas de voz en datos digitales y que además los divida en paquetes susceptibles de ser transmitidos haciendo uso del protocolo IP. Este elemento es conocido como Procesador de Señal Digital (DSP), el cual está ya disponible y utilizan las Teléfonos IP o las propias Gateways o Pasarelas encargadas de transmitir los paquetes IP una vez paquetizada la voz. Cuando los paquetes alcanzan el Gateway de destino se produce el mismo proceso a través del DSP pero a la inversa con lo cual el receptor podrá recibir la señal analógica correspondiente a la voz del emisor.

La transmisión de paquetes de voz según la forma expuesta, es similar a la transmisión de un correo electrónico desde el origen hasta el destino. 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. 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 "Calidad de Servicio sobre IP" supondrá la inmediata implantación de los sistemas de transmisión de voz.

A modo de resumen el verdadero problema hoy en día es que la Telefonía Conmutada establece circuitos virtuales dedicados entre el origen y el destino y ahí la calidad es innegable y segura. Por el contrario la transmisión de voz sobre IP comparte el circuito y el ancho de banda con los datos y los paquetes pueden atravesar multitud de nodos antes de llegar a su destino lo que supone lógicas deficiencias en la transmisión de paquetes de voz [9]. 

Las redes de voz y datos son esencialmente diferentes. Las redes de voz y fax, que emplean conmutación de circuitos, se caracterizan por:

·         Para iniciar la conexión es preciso realizar el establecimiento de llamada.

·         Se reservan recursos de la red durante todo el tiempo que dura la conexión.

·         Se utiliza un ancho de banda fijo (típicamente 64 Kbps por canal de voz) que puede ser consumido o no en función del tráfico.

·         Los precios generalmente se basan en el tiempo de uso.

·         Los proveedores están sujetos a las normas del sector y regulados y controlados por las autoridades pertinentes

·         El servicio debe ser universal para todo el ámbito estatal.

Por el contrario, las redes de datos, basadas en la conmutación de paquetes, se identifican por las siguientes características:

·         Para asegurar la entrega de los datos se requiere el direccionamiento de paquetes, sin que sea necesario el establecimiento de llamada.

·         El consumo de los recursos de red se realiza en función de las necesidades, sin que sean reservados siguiendo un criterio de extremo a extremo.

·         Los precios son determinados por la oferta y la demanda.

·         Los servicios se prestan de acuerdo a los criterios impuestos por la demanda, variando ampliamente en cuanto a cobertura geográfica, velocidad y condiciones de prestación.

Implementar una red convergente supone estudiar las diferencias existentes entre las características de las redes de voz y de datos, comprendiendo los problemas técnicos que implican dichas diferencias sin perder de vista la perspectiva del usuario final.

[9] http://www.cesga.es/ga/default.html?Recetga/Proxrecet.html&2

Las diferencias entre la operación de las redes de voz y datos requieren distintos enfoques de gestión.

Tradicionalmente, la industria de la telefonía trabaja con unas altas exigencias de fiabilidad, conocidas como los "cinco nueves": 99,999 por ciento. Esto se traduce en unos objetivos de diseño de centrales públicas de conmutación que garantizan niveles de caída del servicio de sólo dos horas cada cuarenta años de operación. Cuarenta años suponen aproximadamente 350.400 horas; y dos horas sin servicio representaría sólo un 0,0000057 de todo ese tiempo. O lo que es lo mismo, una disponibilidad del 99,9994 por ciento.

El porcentaje de disponibilidad estimado para los sistemas de datos (Hw y Sw) durante el tiempo planeado de operación debe ser mayor a 99,9999%.

Gracias a la unificación de las redes de voz y datos se logran mejoras en la simplificación de la gestión, el control y reducción del mantenimiento y el mayor aprovechamiento de las líneas de datos [10].

2.2.2.3  Estándares

Los estándares ITU (Sector de Estándares de Telecomunicaciones de la Unión Telegráfica Internacional) para VoIP han evolucionado de manera significativa. Hace dos años, parecía que el H.323, un estándar desarrollado en 1996 para multimedia, se encaminaba hacia la aceptación universal como el estándar principal para la señal y la configuración de llamadas VoIP.

Este estándar no se utilizó originalmente con este propósito, sin embargo, algunas de sus partes tuvieron mucho éxito entre los desarrolladores de productos VoIP. La segunda versión de H.323 agregó soporte WAN para VoIP; el estándar H.323 más reciente, incluye un nuevo procedimiento para mejorar el tiempo de configuración.

[10] http://www.monografias.com/trabajos11/descripip/descripip.shtml

 A medida que los fabricantes de productos VoIP realizaron pruebas de interoperatividad para las operaciones más complejas, se percataron que necesitaban un estándar sencillo  y  adaptable   para  el   manejo   de   llamadas  y   el  protocolo  de transmisión.  Con este fin, el IETF (Grupo de Trabajo de Ingeniería Internet) desarrolló un Protocolo de Iniciación de Sesión (SIP). SIP contiene menos cantidad de código que el H.323, lo cual lo hace menos pesado. Debido a que es más pequeño que el HTML, utilizando texto ASCII para configuración, se puede adaptar con mayor facilidad a sistemas VoIP específicos.   Tanto H.323 como SIP se consideran "clientes masivos", donde la inteligencia se conserva en los dispositivos finales como teléfonos IP. Así mismo, el H.323 tuvo varias ventajas, ya que la mayoría de los productos de primera generación, diseñados con estándares compatibles, soportan el H.323. Sin embargo, muchos proveedores desarrollan productos para soportar SIP, y, en muchos casos, los sistemas VoIP soportan tanto H.323 como SIP [11].

Los desarrollos de hoy en día de VoIP incluyen los protocolos SIP, H.323, MEGACO/H.248 y MGCP, los cuales constituyen las más completa suite de protocolos para las comunicaciones de voz y video sobre IP en tiempo real.  De esta forma H.323 y SIP se usan para la comunicación entre los diferentes gateways de un país y entre los gateways de diferentes países y Megaco y MGCP se usan para la comunicación entre los gateways y los gatekeepers o media gateway controlador. 

Todos los desarrollos de VoIP aseguran el nivel más alto de interoperabilidad y la máxima flexibilidad para todas las adaptaciones necesarias.

Los codificadores son usados para una utilización eficiente del ancho de banda.  Diferentes técnicas de codificación para telefonía y voz paquetizada son estandarizadas por la ITU-T en sus recomendaciones de la serie G: G.723.1, G726, G729 etc.

[11] http://www.hi-teck.com/ip_telephony/benef_home.jsp

Los esquemas de compresión de los codificadores-decodificadores (Codecs) son habilitados para ambos extremos de la conexión. Por tanto es lógico deducir que en la actualidad cualquier empresa que quiera trabajar en servicios de VoIP debe adoptar estos estándares 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 [10].

2.2.2.4      Qué es VoIP

VoIP o Voz sobre IP, es una red de paquetes de datos para transportar tráfico de voz en tiempo real.  Esta consiste de hardware y software y permite a las compañías y a las personas realizar conversaciones telefónicas sobre la red de datos.  De acuerdo a un artículo escrito por Techguide.com, “VoIP puede ser definida como la habilidad para hacer llamadas telefónicas (P.ej. hacer cualquier cosa de la que podemos hacer hoy con la PSTN)  y enviar fax sobre la red de datos basada en IP con una adecuada calidad de servicio (QoS) y a una relación costo/beneficio superior”.  Esto también es conocido como telefonía por internet.  Sin embargo, este último término es usado en referencia a las llamadas hechas sobre la internet pública y la VoIP es frecuentemente usada para referirse a las llamadas hechas en una red privada.

La red de voz tradicional o PSTN, usa técnicas de conmutación de circuitos.  Esto significa que una comunicación particular usa un enlace dedicado durante la duración de la llamada.  Aunque esta provee una conexión muy confiable para la transmisión de voz, hace un uso muy ineficiente del ancho de banda.   Por otro lado, la red de datos generalmente usa conmutación de paquetes.  Aquí se usa Conmutación de celdas estadísticas (STDM) con la finalidad de proveer un ancho de banda dinámico a una particular cadena de datos, basada en sus requerimientos y en los requerimientos y demandas de otros datos de la red.  Esta provee un uso más eficiente de  ancho de banda pero puede crear problemas para el tráfico de voz, el cual es sensible al retardo,  debido a que cada paquete es enrutado individualmente a través de la red; esta conmutación de paquetes hace a la red menos eficiente en el tráfico de voz y presenta mayores retos a la calidad de la transmisión de voz.  Esto incluye: pérdida de paquetes, retardo (eco), Jitter (variación en la velocidad de transmisión de paquetes de datos) y la entrega de paquetes poco confiable y fuera de orden debido a la naturaleza no orientada a conexión de la red de paquetes [12].

2.2.2.5        Como trabaja la Telefonía IP

Para proveer un servicio de voz con una razonable calidad, existen técnicas que tratan con la congestión de la red y el retardo para hacer un mejor uso del ancho de banda.  Este esquema de ahorro de ancho de banda incluye prioritización, fragmentación, almacenamiento temporal (buffer) del jitter, compresión de voz, supresión de silencio y cancelación de eco. Es aquí  donde protocolos, como H.323 juegan un papel importante, como estándar para el control de la calidad en la transmisión de la voz en la red de datos.

Las técnicas de prioritización están relacionadas con la calidad de servicios (QoS), como una forma de garantizar el rendimiento para cierto tráfico en la red.  Este puede asegurar el tráfico de voz sobre una red de datos a través de una alta prioridad.  Esta prioritización puede estar basada en una localidad, protocolo o tipo de aplicación.  Los protocolos usados para asegurar esta QoS son RTP (Real Time Protocol) y RSVP (Resource Reservation Protocol).

La fragmentación, divide paquetes en fragmentos más pequeños de tal manera que su prioridad pueda ser asegurada.  Esto puede ayudar a reducir el retardo en la entrega de la voz.  Sin embargo, en las redes basadas en IP,   esto  puede  crear  encabezado  adicional  lo que incrementa el tamaño

[12]  http://www.comtest.com/tutorials/VoIP.html

total del encabezado IP (20 bytes).  Así aunque necesaria, la fragmentación sola no puede asegurar la entrega confiable de las aplicaciones de voz en tiempo real.

Por lo antes mencionado se hace necesaria la compresión.  Para lo cual existen varios estándares de codificación/decodificación. Por ejemplo el estándar ITU G.723, hace posible  un ancho de banda de 3.1 kbps en canales de 5.3 y 6.3 kbps, el mismo ha sido adoptado para su uso con VoIP. 

En las redes basadas en IP, los paquetes que pertenecen a la misma transmisión (tanto voz como datos) no siempre llegan con la misma cantidad de retardo.  Por ejemplo, paquetes del 1 al 5 de una determinada cadena de datos, pueden llegar todos con una cantidad de retardo consistente entre cada paquete,  pero el retardo entre el paquete 5 y el 6 puede ser el doble de largo.  Esta variación en retardo se conoce como “jitter”.  Como resultado las transmisiones de voz sonarán poco naturales.  Cuando el próximo paquete en una cadena de voz no llega a tiempo, el paquete previo es retransmitido.  Sin embargo esto puede crear conversaciones que carecen de una calidad natural.  Con la finalidad de manejar esta variabilidad de retardo, se establece un almacenamiento temporal del jitter.  Esto permite reunir los paquetes en un buffer y mantenerlos allí el tiempo suficiente para que lleguen los paquetes atrasados, luego todos ellos pueden ser entregados en la secuencia correcta y en el flujo natural de la voz.  De acuerdo a Gil Biran, vicepresidente de investigaciones y desarrollo de RAD Comunicaciones de Datos  “el almacenamiento temporal de los paquetes con velocidad de transmisión variables o “jitter buffer” debería adaptar los retardos diferenciales en la red”.  Esto proveerá el balance necesario entre el retardo del paquete y el retardo total, permitiendo las transmisiones de la voz con calidad.

En las conversaciones telefónicas, generalmente solo se utiliza el 50% del ancho de banda en ambas direcciones en un determinado tiempo.  Esto sucede porque una persona escucha mientras la otra habla.   En una conversación hay pausas naturales, pausas para respirar y pausas entre palabras, por lo que el ancho de banda total requerido para una conversación se reduce a un 10%.  Esto significa que hay entre un 50 y 60% de ancho de banda disponible que no está siendo utilizado.  Las técnicas de supresión de silencio toman ventaja de esto, detectando y suprimiendo los silencios de la transmisión.  Esto puede resultar en un ahorro de ancho de banda el cual queda disponible para otras transmisiones.  Sin embargo, como estos silencios son necesarios para el sonido natural de la conversación, el dispositivo receptor puede interpretar la falta de paquetes y reinsertar el punto de silencio en la salida.

Cuando el total de los retardos  de extremo a extremo de una transmisión de voz es mayor de 150 milisegundos, el eco se convierte en un problema que puede desmejorar la calidad de la conversación.  El dispositivo de cancelación de eco resuelve este problema ejecutando cancelación de eco en las señales.  Las  Recomendaciones ITU G.165 o G.168 proveen los estándares y requerimientos para cancelación de eco.

Cuando se  trata la transmisión de los datos en una red IP, TCP (Protocolo de Control de Transmisión) se encarga de los paquetes que se pierden debido a la congestión o por falla de enlaces, por aceptación del emisor y petición de retransmisión de los paquetes perdidos.  Aunque este método trabaja bien para datos, no es eficiente para información sensible al tiempo como la voz.   Con la finalidad de asegurar la calidad de la voz en la conversación, no es aceptable una cantidad de paquetes perdidos mayor de un 10% (Techguide).  Para un 10% de paquetes perdidos, la interpolación (sonido pregrabado del último paquete) puede ayudar a mantener un flujo continuo de voz con un mínimo de perdida de la calidad [12].

2.2.2.6   Características de la telefonía IP

La convergencia  de  la  telefonía  y  de  la  red  de  datos  es  una  de  las tendencias tecnológicas más importantes de esta década.  Esta unión potencial comienza a ser de gran importancia, pudiendo producir ahorros y mejores desarrollos en las redes de las compañías de comunicaciones.  Lo relevante en estos momentos es el de ofrecer al mercado IP, productos y soluciones con el fin de mejorar la efectividad y productividad en las compañías de comunicaciones, haciendo buen uso de la arquitectura de red.

La integración de las infraestructuras telefónica y de datos simplifica la administración de los recursos de red y facilita la capacidad de expansión.  La ventaja real de la fusión de la telefonía y los datos es la potencialidad de soportar y ofrecer nuevas aplicaciones a los usuarios.

El impulso tecnológico que hará posible la integración de las redes de voz y datos, es la evolución y la difusión de las redes IP [13].

2.2.2.7   Arquitectura

Las llamadas de VoIP requieren al menos dos gateways de VoIP.  Típicamente, un proveedor de servicios debería instalar gateways (o interactuar con otros proveedores de servicios y acceder a sus gateways) en todos los países o regiones hacia los cuales se realizan o se reciben llamadas.   El resultado de la red de VoIP se compone de gateways, el acceso de la PSTN a cada gateway y la red IP que enlaza los gateways.

En la red telefónica IP, la información de señalización es intercambiada entre los siguientes elementos funcionales.  Estos mismos se tomarán en cuenta para las configuraciones de red que se plantearán más adelante.

Media Gateway: la tecnología de VoIP permite que las llamadas originadas y terminadas  en la PSTN, sean transportadas sobre la red IP, es decir, éste traduce TDM a paquetes.  El gateway de VoIP sirve de puente entre la red PSTN y la red IP para ambos lados de originación y terminación de la llamada.  Para realizar una llamada, el abonado llamante accederá el gateway mas cercano o por conexión directa o realizando una llamada sobre la red PSTN e ingresando el número telefónico de destino.                    

La tecnología de VoIP traduce el número telefónico de destino en la dirección de la red de datos (“dirección IP”) asociada con el correspondiente

[13]  http://intranet.upb.edu/laboISTEC/Articulos/Articulo%20VoIP%20_eng.pdf

gateway terminal mas cercano al número de destino.   Usando  el  protocolo apropiado y la transmisión de paquetes sobre la red IP, el gateway terminal iniciará una llamada al número telefónico de destino sobre la red PSTN para completar el establecimiento de la comunicación en ambos sentidos con los extremos finales (punto a punto).  A pesar de la conexión adicional requerida, el tiempo total del establecimiento de la llamada no es significativamente mas largo que con una llamada soportada por la PSTN.

Los gateways pueden emplear un protocolo común, por ejemplo, el H.323 o MGCP o un protocolo propietario, para soportar el estándar de señalización telefónico.  Los gateways emulan las funciones de la PSTN en respuesta a los estados de cuelgue y descuelgue, recibiendo o generando dígitos DTMF y recibiendo o generando tonos de llamadas en progreso.  Las señales identificadas son interpretadas y mapeadas para la transmisión del mensaje apropiado hacia el gateway con la finalidad de soportar el establecimiento de la llamada, mantenimiento, facturación y finalización de la llamada.

Media Gateway Controlador o Gatekeeper: un gatekeeper (GK) maneja los registros y la gestión de los recursos de los media gateways de manera que no se produzcan situaciones de saturación en la red.  Un gatekeeper intercambia mensajes ISUP con las centrales telefónicas via un gateway de señalización.  De esta forma el GK traduce direcciones telefónicas a direcciones IP.

La interpretación del número telefónico de destino en la dirección IP del media gateway terminal indicado es una función primordial del gatekeeper.  La tabla de enrutamiento mantenida por el gatekeeper decide cual media gateway corresponde al número telefónico de destino con la finalidad de completar la llamada.

La funcionalidad del gatekeeper puede ser distribuída entre todos los media gateways de la red de VoIP o puede ser centralizada en una o varias localidades.  Cuando las funciones del gatekeeper están implantadas en cada media gateway, todos los gateways de toda la red de VoIP actúan independientemente para coordinar sus acciones.  Cuando un gatekeeper es centralizado, todos los media gateways de la red coordinan sus acciones con respecto al gatekeeper centralizado en lugar de que actúen independientemente.

Gateway de Señalización o Signaling Gateway: el gateway de señalización provee una traducción transparente de la señalización entre la conmutación de circuitos y la red IP.  Un gateway de señalización puede señalizar en S7 (señalización Nº 7) o traducir y transmitir mensajes sobre una red IP a un media gateway controlador o a otro gateway de señalización.  Debido a su rol crítico en la integración de la red de voz, los gateway de señalización son normalmente desarrollados en grupos de dos o más para asegurar alta disponibilidad.

Las funcionalidades de media gateway, gateway de señalización y/o media gatekeeper pueden estar separadas en dispositivos diferentes o integrados en una sola unidad [14].

Ejemplo de una configuración de red VoIP

[14] http://www.pt.com/tutorials/iptelephony/tutorial_voip_signaling.html

2.2.2.8  Beneficios

Muchas compañías están viendo el valor de implementar VoIP en su red de datos por muchas razones.  Esto incluye:

·         Reducción de costos – bajo costo en llamadas telefónicas

·         Convergencia en la red de datos/voz – unificación

·         Simplificación y consolidación – gestión centralizada

Como la red de datos continúa creciendo, la implementación de VoIP puede ser una opción muy atractiva que puede permitir reducir costos y proveer una mayor flexibilidad.  Adicionalmente, para reemplazar las redes de voz corporativas, se puede utilizar una red de VoIP para conectar las sucursales a través de enlaces WAN existentes.  Esto da a las compañías una alternativa con respecto a la red PSTN la cual puede continuar creciendo y adaptarse a las necesidades.

2.2.2.9   Protocolos de comunicación

Cuando un abonado quiere realiza una llamada, primero marca un número telefónico o hace click sobre un nombre, la señalización determina el estatus del abonado llamado (si está disponible u ocupado) y establece la llamada.  Luego cuando la conversación empieza, las señales analógicas producidas por el micrófono son codificadas en un formato digital adecuado para su transmisión a través de la red IP.  La misma red IP debe asegurar entonces que la conversación en tiempo real sea transportada a través de los medios disponibles en una forma que produzca una calidad aceptable de la voz [15].

En VoIP, el procesador de señal digital segmenta la señal de voz en tramas y las almacena en paquetes de voz.  Estos paquetes de voz son transportados   usando   la   red   IP   en   conformidad   con   una   de   las

[15]  http://www.networkcomputing.com/netdesign/1109voip.html

especificaciones para transmitir multimedia (voz, video, fax y datos) a través de la red, entre ellas se encuentran:  H.323 (ITU), MGCP (IETF), MEGACO (IETF), SIP (IETF) [16]

2.2.2.9.1    H.323

El H.323 es una familia de estándares definidos por el ITU para las comunicaciones multimedia sobre redes LAN. Está definido específicamente para tecnologías LAN que no garantizan una calidad de servicio (QoS). Algunos ejemplos son TCP/IP e IPX sobre Ethernet, Fast Ethernet o Token Ring. La tecnología de red más común en la que se están implementando H.323 es IP (Internet Protocol). 

Este estándar define un amplio conjunto de características y funciones. Algunas son necesarias y otras opcionales. El H.323 define los siguientes componentes: 

Terminal

Media GateWay

Gatekeeper

Gateway de señalización

El H.323 en perspectiva histórica.

En Enero de 1996, un grupo de fabricantes de soluciones de redes y de ordenadores propuso la creación de un nuevo estándar ITU-T para incorporar videoconferencia en la LAN.   Inicialmente,  las investigaciones se centraron en las redes de área local, pues éstas son más fáciles de controlar.    Sin  embargo,  con  la expansión de Internet, el grupo tuvo que

[16]  http://www.protocols.com/voip/architecture.htm

contemplar todas las redes IP dentro de una única recomendación, lo cual marcó el inicio del H.323. 

El H323 es un estándar que especifica los componentes, protocolos y procedimientos que proveen unos servicios de comunicación multimedia para las comunicaciones de audio en tiempo real, vídeo y datos en redes ya sean LANs, WANs, MANs a través de IP.

Soporta así mismo Internet e intranets. En Mayo de 1997, el Grupo 15 del ITU redefinió el H.323 como la recomendación para "los sistemas multimedia de comunicaciones en aquellas situaciones en las que el medio de transporte sea una red de conmutación de paquetes que no pueda proporcionar una calidad de servicio garantizada [17].

Estándares del Protocolos H.323

El H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación: Direccionamiento, Señalización, Compresión de Voz, Transmisión de Voz, Control de la Transmisión.

·         Direccionamiento:

1.    RAS (Registration, Admision and Status). Protocolo de comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través del Gatekeeper.

2.    DNS (Domain Name Service). Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS

·         Señalización:

1.    Q.931 Señalización inicial de llamada

[17] http://www.comunicaciones.unitronics.es/tecnologia/H.323.html#Gatekeeper 

2.    H.225 Control de llamada: señalización, registro y admisión, y paquetización / sincronización del stream (flujo) de voz

3.    H.245 Protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para streams de voz

·         Compresión de voz:

1.    Requerido: G.711

2.    Opcionales: G.728, G.729 y G.723

·         Transmisión de voz:

1.    UDP. La transmisión se realiza sobre paquetes UDP, pues aunque UDP no ofrece integridad en los datos, el aprovechamiento del ancho de banda es mayor que con TCP.  UDP provee a los usuarios acceso a los servicios IP.  Los paquetes UDP son entregados como paquetes IP no orientados a conexión, los cuales pueden ser descartados antes de alcanzar su objetivo.

2.    RTP (Real Time Protocol). Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción.

·         Control de la transmisión:

1.    RTCP (Real Time Control Protocol). Se utiliza principalmente para detectar situaciones de congestión de la red y tomar, en su caso, acciones correctoras [18] y [19].

[18] http://www.comunicaciones.unitronics.es/tecnologia/voip.htm

[19] http://www.aui.es/biblio/libros/mi99/19voz_ip.htm

2.2.2.9.2    SIP

El protocolo “Session Initiation Protocol” (SIP) es un estándar emergente para establecer, enrutar y modificar sesiones de comunicaciones a través de redes Internet Protocol (IP). Utiliza el modelo de Internet y lo convierte al mundo de las telecomunicaciones, utilizando protocolos Internet existentes tales como HTTP y SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). También usa una estructura de dirección URL. Usa estas direcciones de tipo correo electrónico para identificar a los usuarios en lugar de los dispositivos que los utilizan. De esta forma SIP no depende del dispositivo y no hace distinción alguna entre voz y datos, teléfono u ordenador.  Como se describe a continuación, SIP es usado mas para el manejo de servicios, mientras que H.323 se usa prácticamente para la conversión del número telefónico en paquetes IP.

Ejemplos de Aplicaciones Diseñadas para SIP:

• Call Back (Devolución de llamada) - mediante SIP, los usuarios pueden indicar su presencia en una red. Puesto que SIP usa una dirección independiente de la ubicación, sería posible encontrar un individuo en la red, independientemente de si está en un PC o en un teléfono móvil y avisarle cuando se dé la oportunidad o pedirle que devuelva la llamada
• Conference on Demand (Conferencia por demanda) - - Usando la información de presencia, puede detectarse y contactarse instantáneamente con un individuo e introducirlo en conferencias multimodo, donde los participantes pueden asistir a una conferencia usando distintos dispositivos/medios que están funcionando en redes diferentes.
• Servicios de traducción en los que los correos electrónicos o de voz se traducen automáticamente al idioma preferente predefinido por un usuario, en base a un perfil controlado dinámicamente.
• Call Re-Routing (Re-enrutamiento automático de llamadas).

Ventajas
Para la empresa, SIP creará una infraestructura tecnológica capaz de abarcar comunicaciones unificadas basadas en IP. Esta infraestructura incorporará soluciones de localización y movilidad.

Para el proveedor de servicios, SIP proporciona un conjunto de herramientas que permite ampliar el alcance y ámbito de sus ofertas. El proveedor de servicios que utilice SIP se beneficiará de servicios de comunicaciones más flexibles para aumentar la productividad personal, abrir muchas posibilidades de integración de soluciones de comunicación con aplicaciones comerciales y permitir que el cliente indique por si mismo sus preferencias. Cuando los clientes tengan puntos finales habilitados para SIP, los proveedores de servicios podrán ofrecer a los clientes el rico conjunto de aplicaciones que actualmente existen en las redes del proveedor de servicios [20].

2.2.2.9.3  Megaco

Este protocolo se define en la Recomendación H.248 de la ITU-T.  El protocolo H.248 o Megaco permite la conmutación de llamadas de voz, fax y multimedia entre la red PSTN y las redes IP de siguiente generación. El protocolo Megaco, que tiene su origen en el protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol, Protocolo de control de puerta de enlace al medio), proporciona un control centralizado de las comunicaciones y servicios multimedia a través de redes basadas en IP. Megaco está adquiriendo solidez en el mercado porque permite una mayor escalabilidad que H.323, y da respuesta a las necesidades técnicas y a las funciones de conferencia multimedia que se pasaron por alto en el protocolo MGCP.

[20].http://www.avaya.es/Informacion_de_la_empresa/Sala_de_Prensa/Notas_de_Prensa/prensa30.asp

Funcionalmente, Megaco es un protocolo de señalización utilizado entre los elementos de una arquitectura distribuida que incluye media gateway y controladores de media gateway (conocidos a menudo como softswitches, gatekeeper o call server)

H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y el IETF. Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre si, principalmente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP.   H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, ya que un Media Gateway Controller (MGC), controlará varios Media Gateways utilizando H.248, pero será capaz de comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIP [21] y [22].

2.2.2.9.4  MGCP

El MGCP fue concebido por un grupo conocido actualmente como el Consorcio Internacional Softswitch. Este grupo comenzó a trabajar en principio con las empresas Level 3 y Telcordia. A mediados de 1998, Level 3 creó un consejo de consultoría técnica, que publicó un protocolo llamado IDPC (Protocolo de Internet para el Control de Dispositivos). Telcordia creó el SGCP (Protocolo Sencillo de Control de Compuerta). Los Protocolos fueron unificados surgiendo así el MGCP [23]

El Protocolo de Control de Media Gateway (MGCP) es usado para controlar los gateways de telefonía desde los elementos de control de llamadas externos llamados Media Gateways Controllers (MGC) o Gatekeepers.  Un gateway de telefonía es un elemento de red que provee conversión entre las señales de audio transportadas sobre los circuitos telefónicos y los paquetes de datos transportados sobre la internet o sobre otra red de paquetes.

[21] http://www.recursosvoip.com/protocolos/megaco.php

[22]http://www.commworks.com/Spanish/Softswitch/Softswitch_Components/Session_Agents/H.323_SIP/

[23]  http://neutron.ing.ucv.ve/revista-e/No7/Russomanno%5Cvoz%20sobre%20IP.html

MGCP asume una arquitectura de control de llamada, donde la inteligencia del control de la llamada está fuera de los gateways y manejada por un elemento de control de llamada externo.  El MGCP asume que estos elementos de control de llamadas o MGC, se sincronizarán entre sí para enviar comandos coherentemente a los gateways que están bajo su control.  El MGCP es, en esencia, un protocolo maestro/esclavo, donde se espera que los gateways ejecuten comandos enviados por el MGC [24].

2.2.2.10     Calidad de servicio (QoS)

Esta función tiene primordial importancia en relación con la QoS experimentada por el usuario final. En esto influyen dos factores fundamentales:

• La calidad de la voz extremo a extremo, determinada por los sucesivos procesos de codificación – decodificación, y las pérdidas de paquetes en la red.
• La demora extremo a extremo, debido a las sucesivos procesos de codificación – decodificación, paquetización y "encolados". Afecta la interactividad en la conversación, y por tanto a la QoS.
  Las redes IP son redes del tipo best-effort y por tanto no ofrecen garantía de QoS, pero las aplicaciones de telefonía IP si necesitan algún tipo de garantía de QoS en términos de demora, jitter y pérdida de paquetes.

La preparación de los medios en los terminales para ser enviados y transferidos por la red IP involucra varios procesos: digitalización, compresión y empaquetado en el extremo emisor, y los procesos inversos en el extremo receptor. Todo esto se lleva a cabo mediante un complejo procesamiento que sigue determinado algoritmo, lo cual a su vez se desarrolla en cierto intervalo de tiempo, esto es, implica demora de procesamiento y demora de empaquetado:

[24] http://www.protocols.com/pbook/VoIP.htm#MGCP

• Demora de procesamiento: demora producida por la ejecución del algoritmo de codificación, que entrega un stream de bytes listos para ser empaquetados;
• Demora de paquetización: es el tiempo que se requiere para formar un paquete de voz a partir de los bytes codificados.    Debe señalarse que el resultado de esta codificación – paquetización incide directamente en la QoS, y también la forma en que se lleve a cabo. Así, cuando se reduce la velocidad de codificación los requerimientos de ancho de banda también se reducen, lo que posibilita de cara a la red poder manejar más conexiones simultáneas, pero se incrementa el retardo y la distorsión de la señales de voz. Lo contrario ocurre al aumentar la velocidad de codificación.   Otro aspecto a considerar es el compromiso entre el retardo de paquetización y la utilización del canal (relación entre bytes de información y bytes de cabecera en cada paquete de voz), es decir, la búsqueda de mayor utilización del canal conduce a mayor demora de paquetización para cierto estándar de codificación. Claro está, según el estándar de codificación que se utilice será la demora resultante en relación con la utilización del canal, diferencias que se acentúan cuando la utilización del canal está por encima del 50 %, con un crecimiento de la demora en forma exponencial en el caso de los codecs de baja velocidad como el G.723.1. La demora de paquetización también puede ser reducida mediante multiplexación de varias conexiones de voz en el mismo paquete IP. 

A las demoras de procesamiento y empaquetado se suma también la demora que introduce el proceso de buffering en los terminales, y la demora de "encolado" en la red. Todo esto da una demora extremo a extremo que percibe el usuario final en mayor o menor medida [25].

[25]  http://www.monografias.com/trabajos11/descripip/descripip.shtml

A continuación se resumen los aspectos que afectan la QoS en las redes de VoIP

Retardo

Los excesivos retardos punto a punto hacen conversaciones difíciles y poco naturales.  Cada componente en el camino de transmisión – emisor, red y receptor – añaden retardo.  ITU-TG.114 (tiempo de transmisión en un solo sentido) recomienda 150 mseg. como el máximo retardo deseado en un sentido para lograr alta calidad de la voz.

Retardo extremo a extremo

Jitter
Cuantifica el efecto del retardo total en la red ocasionado por los paquetes que llegan al receptor.  Los paquetes transmitidos a intervalos iguales desde el gateway de la izquierda llegan al gateway de la derecha a intervalos irregulares.  El excesivo jitter hace que la voz sea entrecortada y con dificultades para entenderse.  El jitter es calculado basado, en las horas de llegada entre paquete y paquete de los paquetes exitosos.  Para una alta calidad de voz, el promedio de las horas de llegada entre los paquetes en el receptor debería ser casi igual a la diferencia entre los paquetes en el transmisor y el estándar de desviación debería ser bajo.  El jitter buffer (el buffer mantiene paquetes entrantes por una determinada cantidad de tiempo) es usado para neutralizar los efectos de las fluctuaciones de la red y crear un fácil flujo de paquetes en la recepción

Pérdida de paquetes

Típicamente ocurre en ráfagas o periódicamente debido a una red regularmente congestionada.  La pérdida periódica en exceso de 5-10% de todos los paquetes de voz transmitidos pueden degradar la calidad de voz significativamente.  La pérdida ocasional de grupos de paquetes puede también hacer difícil la conversación.

Errores de secuencia

La congestión en la conmutación de paquetes de la red puede causar paquetes que toman diferentes rutas para alcanzar el mismo destino.  Los paquetes pueden llegar fuera de orden resultando una conversación distorsionada [26].

2.2.3   Aplicaciones

Con todo lo anteriormente descrito, se pueden poner en marcha una serie de aplicaciones que son de gran demanda que producen de forma inmediata un ahorro de costes muy significativo.

Centros de llamadas (Call centers):

Los centros de llamadas pueden usar la Telefonía IP, mejorando la calidad de la información intercambiada en cada sesión. Por ejemplo un usuario podría navegar por información on-line, antes de realizar la consulta a un operador. Una vez en comunicación con el operador, se podría trabajar con un documento compartido a través de la pantalla. De esta forma se consigue sistemas de una gran calidad en el servicio a ofrecer, además de reducir de forma considerable el coste de líneas telefónicas y de Distribuidores Automáticos de Llamadas (ACD).

[26]  http://www.protocols.com/voip/testing.htm

Redes Privadas virtuales de Voz:

Esta aplicación consiste en la interconexión de las centralitas telefónicas a través de la red IP corporativa, de manera que se puede realizar una llamada desde una extensión de la oficina A otra extensión de la oficina B a través de la red de datos de la empresa, produciéndose esta llamada de forma gratuita ya que se aprovecha la infraestructura de datos ya existente. Un ejemplo claro de este servicio serían los bancos y su red de oficinas.

Centros de llamadas por el WEB:

Si una compañía tiene su información disponible en un Web en Internet, los usuarios que visitan este Web podrían no solo visualizar la información que esta compañía les ofrece, sino que podría establecer una comunicación con una persona del departamento de ventas sin necesidad de cortar la conexión. De esta manera el operador de ventas cuando atienda la llamada tendrá en su pantalla la misma información que esta viendo el usuario.

Aplicaciones de FAX:

Al igual que se hace con la voz, cabe la posibilidad de realizar transmisiones de FAX sobre redes de Telefonía IP, consiguiendo de esta manera reducir de forma significativa los costes de una empresa en transmisión de fax. En este caso no es necesario para el usuario que recibe el fax de disponer de equipos especiales ya que los faxes se seguirán recibiendo a través de una máquina de fax convencional. Una aplicación típica en este tema es el envío masivo de fax, ya que el usuario sólo enviará una copia del fax que desea enviar, así como la lista de números telefónicos de destino y el sistema se encargará de realizar todos los envíos enrutando los faxes por la ruta más económica.

Multiconferencia:

La telefonía IP permite la conexión de 3 o más usuarios simultáneamente compartiendo las conversaciones de voz o incluso documentos sobre el que todos los miembros de la multiconferencia pueden participar en la revisión, esto resulta de gran utilidad para empresas que realicen reuniones virtuales, con los consiguientes ahorros de gastos que supone el desplazamiento de personas [27] y [28].

2.2.4  Ventajas e Inconvenientes de los Servicios IP

En esta sección se analizan tanto las ventajas como los inconvenientes del uso de los servicios IP en los ámbitos más comunes.

Ventajas:

Los servicios de VoIP presentan una multitud de ventajas en todos los aspectos. Su enumeración y explicación debe de realizarse de forma sencilla y transparente al objeto de hacer llegar a los posibles usuarios la bondad de su implantación en un futuro no muy lejano. Hay que evitar la confusión y prematuro rechazo ante algo que se plantea como la solución universal y que no se termina de entender.  En esta línea destacan tres grandes bloques:

·        Entorno empresarial:

1.    Amplia reducción en los costes de la factura telefónica. Los costes de todo tipo de llamadas se equipararán al de una llamada local de forma que la reducción en los costes del tráfico de voz será a todas luces muy importante

2.    Nuevas posibilidades de marketing directo y potenciación del servicio de atención al cliente. Podrán implantar la filosofía "Push 2 Talk" que consiste en un icono situado en una página Web a través del cual un navegante podrá dialogar con personal especializado de la compañía mientras continúa navegando por la red.

 [27] http://www.aui.es/biblio/libros/mi99/19voz_ip.htm

 [28] http://www.cesga.es/ga/default.html?Recetga/Proxrecet.html&2

3.    Potenciación del teletrabajo y de los teletrabajadores. Con una única conexión se podrá acceder a aplicaciones corporativas, al correo vocal, atender llamadas o buscar información sobre nuevos proyectos.

·        Usuarios Finales:

1.    En este momento el usuario final que ocupe su línea de teléfono doméstica para transmisión de datos no puede recibir comunicaciones de voz al estar la línea ocupada. Los nuevos servicios de VoIP no sólo le permitirán atender llamadas de forma simultánea sino que además podrá conocer quien le llama y de esa forma admitir y rechazar llamadas e incluso desviarlas.

2.    Con la expansión de los servicio de datos, los usuarios finales requerirán de un incremento en la seguridad de la red y del hardware.  Los principales proveedores de soluciones LAN/WAN están ya integrando nuevos desarrollos en hardware y software orientado a mejorar calidad y seguridad

·        Proveedores de Servicios:

1.    XoIP será su nuevo argumento comercial. X supone poder ofrecer voz, datos, fax o cualquier servicio susceptible de ser transmitido por una red IP. El ejemplo más claro es la nueva vertiente estadounidense denominada Internet Telphony Service Providers (ITSPs) quienes ya ofrecen todo tipo de servicios a través de redes IP.

2.    El conjunto de estándares relacionados a la red IP permitirá a los proveedores ofrecer productos compatibles.  Estos estándares harán posible la competencia entre múltiples proveedores de servicios de hardware y de redes.  La competencia minimizará los costos y maximizará los nuevos servicios para el usuario final.

Inconvenientes

Si todo está tan claro, si ya existe tecnología, si los estándares están validados por organismos internacionales, si la ley en principio no presenta inconvenientes y si además las consultoras internacionales presentan esta solución como la verdadera alternativa de negocio en el año 2005, la lógica hace pensar que la implantación de XoIP se realizará de forma inmediata. Pero el verdadero caballo de batalla se resume con tres letras "QoS".

Calidad de Servicio (QoS): garantizar calidad de servicio en base a retardos y ancho de banda disponible en una red IP no es realmente posible sobre una red IP. Una vez digitalizada la voz y paquetizada, se envía al canal de transmisión y aquí no existen soluciones que nos garanticen o permitan establecer anchos de banda, orden de paquetes y retrasos asumibles en su transmisión. 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)

Distintos organismos y fabricantes empiezan a definir soluciones y estándares, pero su aplicación o implantación no se considera posible en un mínimo de 2 a 3 años [29].

2.2.5    Empresas relacionadas con el estándar VoIP en vías de acceso

1) 3com Corporation y Siemens public communications networks integran una vía de acceso a internet con el conmutador digital para producir el primer y único conmutador multi-servicio.

La plataforma Total Control de 3Com y el conmutador digital EWSD de Siemens permiten una nueva generación de funciones de llamadas personalizadas, incluyendo Voice over IP; demo en Cebit98.

[29] http://www.cesga.es/ga/default.html?Recetga/Proxrecet.html&2

2) Cisco optimiza línea de productos de acceso de múltiples servicios

San José de California, abril de 1999.- Cisco Systems anunció la introducción de mejoras en software y hardware para su línea de productos de acceso de múltiples servicios. Esta línea permite ahora a los proveedores de servicio y a los clientes corporativos desarrollar infraestructuras de red a gran escala y de voz basadas en paquetes, a una fracción del precio de tecnologías tradicionales. 

3) Productos que ofrece Motorola

Equipos Multimedia y Multiprotocolo

El objetivo de Motorola es minimizar los costos de comunicaciones, un aspecto cada vez más crítico. Esta reducción de costes se puede conseguir por dos caminos: por un lado, con equipos flexibles, capaces de adaptarse a distintos entornos LAN (Ethernet, Token Ring, SDLC) y WAN (X.25, FR, PPP); y por otro, con equipos con capacidad de tráfico multimedia (voz y vídeo), a fin de sacar el máximo rendimiento de las líneas de comunicaciones [30].

2.2.6  El futuro del protocolo de voz sobre IP

Varios factores influirán en los desarrollos futuros de los productos de VoIP y los servicios que se prestan. Actualmente, las áreas más prometedoras para VoIP son la intranet corporativa y la extranet comercial. Sus infraestructuras de IP habilitan operadores para controlar la entrada o no del usuario en la red.

La extranet comercial basada en IP, diseñada conservadoramente conecta una red de computadoras, entrega VoIP y FAXoIP, lo cual llama la atención al público en general.    Garantizando  los  parámetros específicos,  como  el

[30] http://www.monografias.com/trabajos3/voip/voip.shtml

control en el retraso y pérdida del paquete y del servicio en general, la interoperabilidad de estas extranets asegurarán el apoyo fiable de la red para tales aplicaciones.

Sin embargo, la internet podrá ocuparse de los servicios de voz y video fiablemente dentro de los próximos tres a cinco años, una vez que los cambios críticos tengan lugar.  De este modo tendremos: un aumento de magnitud de varios niveles en el ancho de banda y las velocidades de acceso, viniendo del despliegue de IP/ATM/SONET e ISDN, los modems de cable y tecnologías del xDSL, respectivamente.  La capacidad de internet estará fijada en que los usuarios paguen por el servicio específico requerido.

A lo largo de esta década, la videoconferencia (H.323) con la colaboración de los datos (T.120) se volverá el método normal de las comunicaciones sociales, cuando la actuación de la red e interoperabilidad aumente y las organizaciones comerciales aprecien la economía de telecomunicaciones.

Información Obtenida del material desarrollado para uso interno de la Empresa titulado “Voz sobre IP”.  En este material se da una visión general de como se vislumbra el futuro sobre los avances en estas plataformas [31].

[31]  Informe 2001.  CANTV

2.3  Opinión de otros autores sobre el objetivo de investigación

La convergencia de las redes de telecomunicaciones actuales supone encontrar la tecnología que permita hacer convivir en la misma línea la voz y los datos. Esto obliga a establecer un modelo o sistema que permita "empaquetar" la voz para que pueda ser transmitida junto con los datos. Teniendo en cuenta que Internet es la "red de redes", desarrollar una tecnología de ámbito mundial nos dirige claramente al protocolo IP (Internet Protocol) (Goncalves M., 1998) y a encontrar el método que nos permita transmitir voz a la vez que datos sobre ese protocolo. El problema tiene una "sencilla" solución: VoIP (Voice Over Internet Protocol).

Cisco Systems Costa Rica se convirtió en un caso de éxito en telefonía IP, al incorporar esta solución a su trabajo diario y reducir en un 99.8% la inversión en llamadas telefónicas a oficinas de Cisco Systems ubicadas fuera de Costa Rica [32].

Con todo (y en esto contribuye la inhibición regulatoria), según una encuesta realizada a fines de 1997 por Trends Consulting-IDC Argentina a más de 100 empresas top, tan sólo un 7% de las corporaciones tenían implementado algún desarrollo relacionado con telefonía vía Internet (sería razonable pensar que la mayoría en estado de prueba), en tanto que un 21% estaba evaluando esa posibilidad o planeaba llevarla a cabo antes de que terminase 1998 [33].

Sergio Cusato, Marketing Manager de Nortel en el área de redes de datos para empresas, da un ejemplo de cuál puede ser el tipo de ahorro: "El Texas Bank es uno de los tantos clientes que ha adoptado esta solución.

[32] http://www.gbm.net/bluetech/Edicion14.4/telefoniaip

[33] http://www.monografias.com/trabajos3/voip/voip.shtml

Le ha permitido ahorrar hasta U$$ 36.000 en un año en llamadas telefónicas, con una cantidad aproximada de 9.000 llamados por semana" [33]. 

La gran incógnita es, sin embargo, en qué momento va a explotar la telefonía en Internet. Marazzo, de IDC, opina: "Tenemos que ser conservadores y seguir la evolución de otros mercados. En la Argentina somos bastante conservadores con respecto a la inversión tecnológica, que se hace siempre teniendo en cuenta lo que se realizó en otros lados, considerando los resultados. Así que esto debe ser visto como un espejo de otros países. Y posiblemente más parecido a Europa que a los Estados Unidos, porque en Europa son más conservadores [33]. 

De que vamos a telefonía sobre IP no hay dudas. Cuándo se va a dar esto, no se sabe; de hecho, la explosión a nivel mundial aún no se dio"  [33]. 

"Los carriers son conscientes de que el tráfico de voz hasta el año 2000 crecerá apenas el 3%, mientras que el de datos estará en el orden del 30%, y las reglas del mercado indican que, cuando uno se resiste a vender un servicio, lo vende la competencia. Esto es bien sabido por los carriers." (Sergio Cusato,

Según el gurú de la Internet, Vinton Cerf, quien desempeña el cargo de vicepresidente de MCI en el área de Ingeniería y Arquitectura de Internet (recientemente de visita por Buenos Aires), este tipo de utilización empieza a darse en las redes privadas virtuales que crean las corporaciones. "Creemos que, a medida que pase el tiempo y que la Internet pública tenga mayor capacidad y la posibilidad de transportar diferentes tipos de servicios e información, buena parte de la telefonía pública pasará a Internet. Un segundo paso para VAULT será el de transmitir datos, video y voz a través del mismo vínculo, mediante gateways digitales", admite Cerf [33]. 

"A fines del año 2000 habrá 300 millones de usuarios de Internet y existirán 200 millones de computadoras de la Red. Y hacia el 2005, la Web tendrá el mismo tamaño que el sistema telefónico hoy. En el 2007, el 90% del tráfico será de datos." (Vinton Cerf, vicepresidente de MCI en el área de Ingeniería y Arquitectura de Internet)

La telefonía a través de Internet es cada vez mas barata y de mejor calidad. De seguir así, muy pronto constituirá una seria amenaza a la telefonía tradicional, lo que, según las previsiones, hará que las operadoras de telecomunicaciones dejen de ingresar unos 400 millones de dólares (unos 54 mil de pesetas o 323 de euros) de aquí al año 2000. Cesar L. Solaz. La razón de eso es clara: en Internet todas las llamadas son locales [33] 

2.4  Posición respecto al proyecto

Particularmente pienso que la Telefonía IP además de abrir un abanico de posibilidades importantes  dentro de internet, también abre grandes posibilidades a la telefonía tradicional, puesto que además de permitirle a las empresas de telecomunicaciones ofrecer servicios a menor costo, también les permite ofrecer una gama de nuevos servicios.  Esto se puede constatar por los servicios que actualmente prestan algunas Empresas, sobre todo a nivel internacional, las cuales ofrecen llamadas a diferentes países a unos costos considerablemente inferiores que los ofrecidos con la telefonía convencional en las redes PSTN. 

En el mundo en que nos encontramos actualmente donde todo cambia y avanza tan rápido, es necesario estar muy pendiente de cuáles son esos cambios y hacia donde evolucionan las redes, en el caso particular del estudio que nos concierne VoIP o en general la tecnología del empaquetamiento de voz para su tratamiento como datos por medio de otras posibles opciones, es lo que se debe considerar como una evolución de red.

Existen algunas consideraciones que deberían obligar a CANTV a introducirse en el mundo de voz paquetizada:

• Las corporaciones grandes (grandes clientes) seguramente estarán requiriendo transporte de señales IP como extensión de sus servicios corporativos adoptados, con una calidad igual o superior.
• Los carriers competitivos que han entrado y están por entrar en Venezuela, seguramente contarán con plataforma IP sólidas dentro de su batería de red.
• Los nuevos desarrollos en conmutación están adaptando dentro de sus funcionalidades el manejo de servicios de voz “empaquetada”, por lo tanto las mejoras que hagamos en un futuro a nuestra planta nos obligará tarde o temprano a manejar esta tecnología.

2.5           Marco Conceptual

Definición de términos básicos

Compresión

Es usada en cualquier proporción de 1:1 hasta 12:1 en las aplicaciones de VoIP para consumir menos ancho de banda y dejar mas para los datos u otras comunicaciones de voz y fax.  La calidad de la voz puede decrecer con el incremento en la proporción de la compresión.

Conmutación de circuitos

Es una técnica en la que los equipos que se comunican entre sí utilizan un canal físico dedicado extremo a extremo, que se mantiene durante el tiempo de duración de la llamada o por el periodo de contratación.

Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

Conmutación de paquetes

Es un método de comunicación exclusivamente digital, en el que los mensajes que se transmiten se dividen en segmentos y que, junto a la información adicional necesaria para su encaminamiento en la red, se convierten en paquetes. Éstos son transferidos a través de la red mediante procesos de almacenamiento y reenvío sobre circuitos virtuales (circuitos no físicos), que permiten compartir los canales físicos de comunicaciones de la red, pues solamente los ocupan durante el tiempo de transmisión.

Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

Gateway

(Traducción literal: pasarela). Es un servidor que actúa como intermediario para otro servidor. Al contrario de lo que ocurre con un "proxy", un gateway recibe demandas como si fuera el servidor original para el recurso solicitado; el cliente demandante no es consciente de que está comunicándose con un gateway. Se usan normalmente como puertas del lado del servidor, a través de firewall de red como traductores de protocolo para acceder a recursos almacenados en sistemas que no son HTTP.

Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

G.711

Describe la técnica de codificación de voz PCM a 64 Kbps.  La voz codificada G.711 está en el formato correcto para la señal digital de voz que es entregada a la red pública PSTN.

G.723

Codificación para comunicaciones multimedia a 5.3 y 6.3 kbps.

G.726

Permite transmitir voz a 40, 32, 24 y 16 Kbps con mínima pérdida de calidad.  Este describe la codificación ADPCM (Adaptive PCM)

G.729

Describe la compresión CELP que codifica la voz en tramas de 8 Kbps por canal, ofrece una calidad de voz tan buena como la que ofrece ADPCM de 32 Kbps. 

Internet

La llamada "red de redes" creada de la unión de muchas redes TCP/IP a nivel internacional y cuyos antecedentes están en ARPANet.  Esta es una red de área amplia que conecta geográficamente LANs dispersas. También llamada red corporativa o red empresarial.

IP, Internet Protocol (Protocolo Internet)

Protocolo que provee las funciones básicas de direccionamiento en Internet y en cualquier red TCP/IP.

Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

ISUP, Parte de Usuarios de Servicios Integrados

Es la señalización usada para la comunicación entre las centrales telefónicas.  Esta señalización comprende funciones de señalización para el control de comunicaciones, para la implementación de servicios y facilidades.

Jitter Buffer 

Es el almacenamiento temporal de las variaciones de la velocidad de transmisión de los paquetes  de datos

Media Gateway

Denominación genérica para referirse a varios productos agrupados bajo el protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol). La principal misión de un Media Gateway es la conversión IP/TDM bajo el control de un Softswitch. 

MEGACO  Media Gateway Control

MEGACO es un protocolo de VoIP, combinación de los protocolos MGCP e IPDC. Es más sencillo que H.323.

MGCP  Media Gateway Controller Protocol

MGCP es un protocolo de control de dispositivos, donde un gateway esclavo (MG, Media Gateway) es controlado por un maestro (MGC, Media Gateway Controller).

PCM – Modulación por Codificación de Pulsos

Es el proceso de tomar muestras, cuantificar y expresar de manera digital las señales analógicas para transmitirlas a través de canales digitales.   En PCM se toman muestras de la señal analógica 8000 veces por segundo, siendo cada muestra de 8 bits de longitud.  Este número, 8000 X 8, da lugar al rango de frecuencias que define el ancho de banda del canal necesario para una conversación de voz sobre un canal digital (64 Kbps).

Protocolo de comunicaciones

Medio utilizado para controlar la comunicación ordenada de información entre estaciones en un enlace de datos o una red de comunicaciones de datos. Un conjunto de formatos y procedimientos acordados que gobiernan la transferencia de información entre dispositivos.

PSTN

Es la Red Telefónica Pública Conmutada que tradicionalmente enruta las llamadas de voz de un sitio a otro

S7 - Sistema de Señalización Nº 7

El estandard ITU para enviar señalización de llamadas de un switch a otro en la PSTN.  Un gateway que conecta a una interface troncal con un switch de la PSTN normalmente tendrá que usar S7 para la señalización de llamadas hacia y desde la PSTN.

SIP  Session Initiation Protocol

SIP es un protocolo de señalización para conferencia, telefonía, presencia, notificación de eventos y mensajería instantánea a través de Internet.

Un estándar de la IETF (Internet Engineering Task Force) definido en la RFC 2543. SIP se utiliza para iniciar, manejar y terminar sesiones interactivas entre uno o más usuarios en Internet. Inspirado en los protocolos HTTP (web) y SMTP (email), proporciona escalabilidad, flexibilidad y facilita la creación de nuevos servicios.

Cada vez se utiliza más en VoIP, gateways, teléfonos IP, softswitches, aunque también se utiliza en aplicaciones de vídeo, notificación de eventos, mensajería instantánea, juegos interactivos, chat, etc.

SNMP – Protocolo Simple de Administración de Redes 

Protocolo de administración de redes utilizado casi con exclusividad en redes TCP/IP.  El SNMP brinda una forma de monitorear y controlar los dispositivos de red y de administrar configuraciones, recolección de estadísticas, desempeño y seguridad.

STP – Punto de Transferencia de Señalización

Equipo usado en redes de señalización Nº 7 para pasar llamadas entre diferentes puntos de la red.

TDM – Multiplexación por División de Tiempo 

Señal de conmutación de circuitos utilizada para determinar la ruta de llamada, que es una ruta dedicada entre el emisor y el receptor.

Telefonía IP

Tecnología para la transmisión de llamadas telefónicas ordinarias sobre Internet u otras redes de paquetes utilizando un PC, gateways y teléfonos estándar. En general, servicios de comunicación - voz, fax, aplicaciones de mensajes de voz - que son transportadas vía redes IP, Internet normalmente, en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional. Los pasos básicos que tienen lugar en una llamada a través de Internet son: conversión de la señal de voz analógica a formato digital y compresión de la señal a protocolo de Internet (IP) para su transmisión. En recepción se realiza el proceso inverso para poder recuperar de nuevo la señal de voz analógica.

UDP

Este protocolo es no orientado a la conexión, y por lo tanto no proporciona ningún tipo de control de errores ni de flujo, aunque si que utiliza mecanismos de detección de errores. Cuando se detecta un error en un datagrama en lugar de entregarlo a la aplicación se descarta. 

Este protocolo se ha definido teniendo en cuenta que el protocolo del nivel inferior (el protocolo IP) también es no orientado a la conexión

Como el protocolo UDP no está orientado a la conexión y no envía ningún mensaje para confirmar que se han recibido los datagramas, su utilización es adecuada cuando queremos transmitir información en modo multicast (a muchos destinos) o en modo broadcast (a todos los destinos) pues no tiene sentido esperar la confirmación de todos los destinos para continuar con la transmisión. También es importante tener en cuenta que si en una transmisión de este tipo los destinos enviarán confirmación, fácilmente el emisor se vería colapsado, pues por cada paquete que envía recibiría tantas confirmaciones como destinos hayan recibido el paquete.

Voz paquetizada

Técnica de digitalización de voz de bajo nivel de bits que produce señales de voz de calidad de aceptable y requiere de un ancho de banda de solo 16 Kbps [34].

[34]  1. Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

2.  http://eia.udg.es/~atm/tcp-ip/tema_4_6_1.htm

3. Guía de Redes de Area Extensa.  Lan Times.  Terés Parnell.  McGraw-Hill.  1997

Capítulo III

 3. MARCO METODOLÓGICO

 3.1  Consideraciones Generales

Para realizar el estudio de factibilidad técnica para la migración parcial o total de la red telefónica TDM internacional de Cantv a voz sobre IP, fue necesario consultar documentación realizada en la misma empresa sobre el tema.  De igual manera se realizaron entrevistas (ver Anexo A) a tres especialistas con la finalidad de recolectar datos de interés. Los especialistas consultados, pertenecen al área de ingeniería de datos (Especialista en redes de datos), planificación de redes de datos (Coordinador de redes de datos) e ingeniería de redes de voz internacional (Especialista).  El objetivo de estas entrevistas fue el de determinar los problemas de red con el servicio prestado por las centrales telefónicas y las necesidades a satisfacer con la nueva plataforma.   También se consultó a los proveedores (Alcatel, Ericsson y Lucent) que ofrecen soluciones a estas necesidades y en especial con Ericsson y Lucent por ser los que tienen actualmente el acceso internacional conmutado en Cantv, para conocer sus puntos de vista o planteamientos hacia este tipo de plataformas (ver Anexo B).  Otra forma de consulta fue a través de la gran variedad de páginas que existen en un medio tan actualizado como lo es internet.

Una vez que se clasificó la información, se profundizó en los temas de mayor interés con la finalidad de registrar o acotar la bibliografía de consulta.  Para ello se hizo uso de las notas y subrayado de los textos y de los resúmenes plasmados en documento word de las páginas obtenidas en internet.

Se consultaron diferentes fuentes de información para enriquecer el informe y se analizaron diversos escenarios como posibles soluciones a las necesidades planteadas.

Finalmente el contar con toda la información antes descrita, resúmenes, análisis, contenidos teóricos, permitió establecer criterios para la selección de la solución y desplegar la información de manera explícita.

3.2           Tipo de Investigación

La investigación que se realizó es de tipo exploratoria, ya que según Fidias Arias (1999)   “Es aquella que se efectúa sobre un tema u objeto poco conocido o estudiado, por lo que sus resultados constituyen una visión aproximada de dicho objeto” (p. 46).

Con este trabajo se busca explorar los posibles escenarios para la introducción de una nueva tecnología, para el acceso de llamadas internacionales con el menor impacto en la red.

3.3           Diseño de Investigación

El método de recolección de datos fue el documental, según Fidias Arias (1999)  “Obtención y análisis de datos provenientes de materiales impresos u otros tipos de documentos” (p. 47).

Se estudiaron las bases teóricas del material obtenido de diferentes fuentes, entre los cuales se encuentra, internet, material suministrado por los proveedores de soluciones de redes, entrevistas y trabajos realizados en la empresa sobre el tema.

3.4           Población o Universo de Estudio

Según Victor Morles, (1980) “La población o universo se refiere al conjunto para el cual serán válidas las conclusiones que se obtengan: a los elementos o unidades (personas, instituciones o cosas) a los cuales se refiere la investigación”( p.23 ).

En el caso de este trabajo la población la forman los equipos que formarán la nueva plataforma (gateways, gatekeeper y sistema de gestión) que deberán sustituir las centrales internacionales.

3.5           La Muestra

Indica Victor Morles (1980) “De la población es conveniente, por razones prácticas, extraer muestras o partes representativas del universo” ( p.23 ).

El muestreo es de tipo no probabilístico el cual, según Fidias Arias (1999) “Procedimiento de selección en el que se desconoce la probabilidad que tienen los elementos de la población para integrar la muestra”(p. 51).   Y dentro de este tipo de muestreo se aplicará el Muestreo Intencional, Fidias Arias (1999) “Selección de los elementos con base en criterios o juicios del investigador” (p. 51).  

Para el estudio sobre paquetización de la voz, se establecieron como aspectos de selección de la muestra los siguientes:

1. Que los equipos manejen diferentes tipos de protocolos: C5, S7 e IP
2. Manejo de esquemas de compresión
3. Manejo de protocolos de señalización H.323, SIP, MGCP y H.248
4. Capacidad de manejo de circuitos
5. Interfaz de interconexión hacia la PSTN debe ser en E1
6. La salida o interfaz hacia la red de datos debe ser en STM-1 o mayor (STM-4, Gigaethernet)

3.6           Técnicas para la recolección de datos

Según expresa Fidias Arias (1999)  “Las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o maneras de obtener la información” (p. 53).

En el caso que nos compete se usaron las encuestas tipo entrevistas, así como el análisis documental y de contenido de diversos trabajos, documentos, revistas y páginas web.

3.7           Procedimientos para analizar los datos

Consistió en un análisis cualitativo puesto que se realizaron diversas entrevistas a personas de las diferentes áreas involucradas de la Empresa: internacional, de datos y conmutación telefónica.  De igual forma se realizaron entrevistas a los diferentes proveedores de los nuevos equipos (empresas como Alcatel, Ericsson y Lucent)

La forma de registrar y codificar los datos fue a través de:

• Análisis de la data suministrada por cada proveedor y por las áreas involucradas de la Empresa
• Clasificación de la información de acuerdo al cumplimiento de los requerimientos solicitados por CANTV
• Resumen del o los equipamientos mas convenientes desde el punto de vista técnico.

3.8           Cronograma de Actividades

A continuación se muestra el esquema de actividades realizadas durante el tiempo establecido

3.9  Análisis de los diferentes escenarios

Para el análisis de la solución se plantearon tres escenarios posibles, los cuales fueron analizados a profundidad desde el punto de vista técnico, con la finalidad de que la Empresa pueda tomar una decisión al respecto.

De esta forma, en el escenario 1 se plantea la migración de la mitad del tráfico que se cursa por cada central internacional a VoIP.

El escenario 2 consiste en la migración total del tráfico TDM a VoIP y en el escenario 3 se plantea la instalación de equipos de VoIP que formen parte del equipamiento actual de las centrales internacionales.

3.9.1 Escenario 1

Instalación de equipos Media Gateway y Gatekeeper stand alone para cursar 50 % del tráfico por TDM y el otro 50 % por VoIP

3.9.1.1. Características

• Se recomienda usar tanto Gatekeepers como Media Gateways del mismos proveedor, los cuales pueden ser integrados o stand alone
• El 50 % del tráfico se cursaría por TDM y el otro 50 % por VoIP
• Los Routers a usar son los existentes en la red de CANTV, los cuales pueden ser los Routers 7500 ó 12000 de Cisco
• Se conectarán enlaces E1 a los MG para el tránsito de la voz
• El control del establecimiento de la conexión de los enlaces de voz hacia el mundo será controlado por el gatekeeper.
• Las centrales larga distancia nacional de región deben ser programadas con las rutas TDM que irán a las centrales de conmutación y con las rutas que se conectarán con los media gateway para el tráfico de VoIP.

3.9.1.2. Requerimientos del Media Gateway,  Gatekeeper y  Router

Media gateway

•        Las capacidades a manejar deben ser aproximadamente de 150 E1.  Con posibilidades de crecimiento modular para facilitar las futuras ampliaciones.

•        Manejar los protocolos H.323 y SIP para comunicación entre ambos Media Gateways y con otros MG en otros países.  Además manejar  los protocolos MGCP y MEGACO para la comunicación con  el Gatekeeper

•        La interfaz de interconexión hacia la PSTN debe ser E1s TDM.  Y hacia los routers (backbone de transporte) serán STM-1, STM-4, GigaEthernet o FastEthernet. 

•        Manejar los siguientes esquemas de codificación (o codecs)

•         G.711 (PCM, 64 Kbps)

•         G.726 (ADPCM, 32 kbps)       

•         G.729 (ADPCM, 8 Kbps)

•         Debe manejar facilidades de:

•         Cancelación de eco

•         Supresión de silencios

•         Poseer la capacidad de sincronización tanto en línea como en forma externa

•         Sincronización en línea:  el equipo debe ser capaz de tomar la sincronización de los troncales que vienen de la Red de Transmisión.

•         Sincronización externa:  los equipos deben manejar un puerto dedicado exclusivamente a captar una señal de reloj externa, que puede venir bien sea a través de una frecuencia de reloj (Mhz) o empleando una trama de datos como referencia (Mbps).

•        Tener interfaz IP (TCP/IP, SNMP) para su conexión al COR y realizar el monitereo de fallas.

Gatekeeper

•        Proveer interfaces físicas para la interconexión del gatekeeper hacia la capa de transporte

•        Fast Ethernet

•        Giga ethernet

•         STM-1

•         STM-4

•        Debe manejar los siguientes protocolos de señalización:

•         H.323

•         SIP

•         MGCP

•         Megaco

•        En el gatekeeper debe residir el servicio por operadora 122

•        Debe tener la posibilidad de interoperar con Media Gateways y Gatekeepers de otros fabricantes

•        Debe contar con la funcionalidad de gateway de señalización para el manejo de la señalización nº 7 procedente de la red PSTN y manejo de los protocolos C5 y R2 para la comunicación internacional.

•        El dimensionamiento de la carga del procesador del GK no debe exceder el 70 % en condiciones normales de funcionamiento.

Router

• Puertos GigaEthernet y Fast Ethernet para la conexión nacional con los MG y el Gatekeeper
• Puertos OC-3/STM-1 ATM y E1 TDM para la conexión hacia los enlaces internacionales
• La carga máxima permitida debe ser del 60% para alcanzar baja latencia y jitter.

3.9.1.3. Configuración de la red

Para este escenario se pueden tener dos configuraciones de red, una donde el MG y el GK estén integrados (Figura Nº1) y la otra (Figura Nº 2) donde se tienen dos MG y un GK stand alone.  Esta última configuración será la que se analizará indicando los pasos para su implementación.

Figura Nº 1: Configuración con Gatekeepers y Media Gateways integrados y presencia de ambos nodos internacionales

Figura Nº 2: Configuración con Gatekeepers y Media Gateways Stand Alone y presencia de ambos nodos internacionales

3.9.1.4. Pasos para la implementación de esta red

El proceso consiste en paquetizar el 50% (aproximadamente 150 E1 por cada MG) del tráfico internacional y por lo tanto, involucra a las 2 centrales internacionales y a las 9 centrales de larga distancia regionales, ya que estas últimas harán el enrutamiento o bien hacia el media gateway o hacia las centrales internacionales.

A partir de estos Media Gateways el tráfico internacional será transportado, hasta otros Media Gateway en otros países, usando redes IP dedicadas exclusivamente al tráfico de voz o a través de la red internet con tráfico de voz compartido con datos, hacia aquellos destinos que permitan la terminación en protocolos IP.  El control de los dos (2) Media Gateway involucrados estará a cargo de un Gatekeeper o Media Gateway Controller que puede ser instalado en CNT o El Rosal.

Los pasos fundamentales para la implementación de esta red son los siguientes:

1)    Instalar dos Media Gateways (MG), en los mismos sitios donde están hoy localizadas las centrales internacionales, uno en la central internacional de El Rosal y el otro en la central Internacional de CNT. Instalar un Gatekeeper (GK) en CNT o El Rosal para controlar los MG.

2)    Instalar un Sistema de Gestión (del mismo proveedor de los MG y el GK) para corregir las fallas que ocurran en los Media Gateways y el Gatekeeper.

3)    Transferir progresivamente las rutas nacionales e internacionales de las centrales internacionales, hacia los MG de CNT y El Rosal, comenzando con el tráfico que usa señalización No 7.  Se comenzará de esta forma ya que el GK realiza conversiones de S7 a IP.

4)    Conectar los routers existentes en la red IP a los 2 MG y al GK.

5)    Una vez que el 50% del tráfico No.7 haya sido transferido, se comenzará a manejar el tráfico de VoIP por los respectivos MG y se continuará manejando en la central internacional el tráfico internacional Nº 7, el tráfico hacia las operadoras del 122 y el tráfico C5 y R2 internacional. 

3.9.2 Escenario 2

Instalación de equipos Media Gateway y Gatekeeper para la sustitución total de los nodos internacionales y cursar el 100 % del tráfico por VoIP

3.9.2.1. Características

• Se recomienda usar tanto Gatekeepers como Media Gateways del mismos proveedor, los cuales pueden ser integrados o stand alone
• El 100 % del tráfico se cursaría por VoIP
• Los Routers a usar son los existentes en la red de CANTV, los cuales pueden ser los Routers 7500 ó 12000 de Cisco
• Se conectarán enlaces E1 a los MG para el tránsito de la voz
• El control del establecimiento de la conexión de los enlaces de voz hacia el mundo será controlado por el gatekeeper
• Las centrales de larga distancia nacional de región deben ser programadas con todas las rutas internacionales hacia los media gateway para el tráfico de VoIP

3.9.2.2. Requerimientos del Media Gateway,  Gatekeeper y  Router

Los requerimientos de estos equipos son los mismos que los mencionados para el escenario 1, con la diferencia de que desde el inicio, debido a que se remplazarán las centrales internacionales, deben ser equipos más grandes, deben soportar 300 E1 aproximadamente cada uno y por supuesto tener posibilidades de crecimiento.

3.9.2.3. Configuración de la red

Figura Nº 3: Configuración con Gatekeepers y Media Gateways StandAlone

Sustitución de los nodos internacionales

3.9.2.4. Pasos para la implementación de esta red

1)    Instalar dos Media Gateways (MG), en los mismos sitios donde están hoy localizadas las centrales internacionales, uno para reemplazar la central internacional de El Rosal y otro para reemplazar la central Internacional de CNT. Instalar un Gatekeeper (GK) en CNT o El Rosal para controlar los MG.

2)    Instalar un Sistema de Gestión (del mismo proveedor de los MG y el GK) para corregir las fallas que ocurran en los Media Gateways y el Gatekeeper.

3)    Transferir progresivamente las rutas nacionales e internacionales de las centrales internacionales, hacia los MG de CNT y El Rosal, comenzando con el tráfico que usa señalización Nº 7.

4)    Transferir progresivamente el tráfico C5, el tráfico de operadoras y el R2 internacional hacia los Media Gateways, de manera de ir controlando y normalizando el manejo de estos servicios a través de los nuevos equipos hasta lograr la migración total de todos los enlaces.  Esto le permitirá a la empresa estar preparada para cursar nuevo tráfico paquetizado a nivel internacional, considerando que cada vez son mas los destinos que se unen a esta nueva tecnología. De igual forma se estará preparado para el tráfico de VoIP  nacional.

5)     Conectar los routers existentes en la red IP a los 2 MG y al GK.

6)    A cada MG llegarán todos los E1 (aproximadamente 300) provenientes de las centrales de larga distancia nacional.

7)    Desinstalar las centrales internacionales.

3.9.3 Escenario 3

Instalación de equipos de VoIP como parte integral del equipamiento actual de las centrales internacionales

1. Central Ericsson

En el caso de esta central es posible instalar parte del equipamiento para que funcione como Media Gateway y Gatekeeper, de esta forma se podría controlar el tráfico que se curse en VoIP.  Para que esto sea factible la central debe ser actualizada a nivel de software y procesadores y como lo que se desea es finalmente sustituir estos nodos, no se justifica realizar esta inversión por lo tanto no se considera una opción factible. 

2. Central Lucent

Esta central no admite el cambio de parte del equipamiento interno con la finalidad de cursar tráfico paquetizado en conjunto con el tráfico telefónico TDM. 

3.9.4 Análisis, Ventajas y Desventajas de los Escenarios

3.9.4.1. Escenario 1

Este escenario tiene entre sus ventajas el hecho de que la Empresa puede ir prestando los servicios de VoIP con inversiones mínimas, además de permitir un crecimiento paulatino acorde con las necesidades del mercado.  Además se estaría preparado para manejar el tráfico IP con aquellos destinos que ya tienen disponible este tipo de plataforma y el resto del tráfico en señalización S7, C5 y R2 se continuaría manejando con las centrales actuales.

Este escenario contemplaría la compra de 2 MG, con capacidades cada uno para 150 E1 aproximadamente.  Un GK que tenga capacidad para controlar 300 E1.  La plataforma de las operadoras del 122 se continuaría manejando por las centrales Ericsson y Lucent, lo que permitiría adquirir la menor cantidad de equipamiento posible.

También tiene como ventaja este escenario que con poco equipamiento ya se pueden ir prestando los nuevos servicios (como por ejemplo: Multiconferencia, donde se comparte, además de conversaciones, documentos de interés para todos los miembros) que ofrecen las plataformas IP.

Las diferentes interfaces que deben contemplar los diferentes componentes de la red son los siguientes:

Para la interconexión del MG con la PSTN se consideran puertos E1 TDM (150 E1 para cada MG).  Se recomienda usar el método de compresión G.729 (compresión a 8 kbps).  Donde cada E1 contempla una cantidad de circuitos o canales de 150 E1 * 30 ctos. = 4500 ctos, los cuales manejarán un ancho de banda de: 4500 ctos * 8 K = 36 Mbps.  Este ancho de banda de 36 Mbps es el que se debe pasar entre el MG y el GK.

La conexión del MG hacia la nube de transporte compuesta por los routers y que permitirá la comunicación con el GK y otros MG debe ser a través de puertos Fast Ethernet (100 Mbps), por lo tanto se requieren 2 puertos de este tipo, 1 que cursaría toda la carga (36 Mbps) y uno en standby para los casos de caída de algún enlace (El detalle de la configuración lógica puede verse en la Figura Nº 4).

En el GK se deben contemplar 4 puertos E1 para la conexión de los enlaces S7 de los STPs de la red TDM.

Cada MG según lo indicado manejará 36 Mbps, entonces el GK requerirá 2 puertos Fast Ethernet, por uno de ellos se manejará todo el tráfico proveniente de ambos MG (72 Mbps) y el otro se mantendrá en standby (puerto que estará preparado pero no en uso).

Para la conexión internacional del router se puede usar una intefaz OC-3 STM-1 ATM, ya que es la más usada a nivel internacional y podrá cubrir por algún tiempo los futuros crecimientos de la red.

La desventaja que presenta este escenario, es que en caso de presentarse problemas con las centrales actuales, los nuevos equipos no estarían en capacidad de absorber toda la carga de tráfico de esas centrales.

3.9.4.2  Escenario 2

El escenario 2  tiene el inconveniente de ser más complejo que el escenario anterior ya que se trata de sustituir completamente ambos nodos y se debe considerar una inversión inicial fuerte que contemple aproximadamente 600 E1.

Los MG deben contemplar el manejo de un ancho de banda de 300 E1 (72 Mbps) cada uno, con interfaces E1 TDM. Se usará el mismo esquema de compresión que el escenario 2.  Por lo tanto para 9000 ctos., 300 E1 * 30 ctos. = 9000 ctos., el ancho de banda es de 72  Mbps. (9000 ctos. * 8Kbps = 72 Mbps.).

La conexión del MG hacia la nube de transporte compuesta por los routers y que permitirá la comunicación con el GK y otros MG, debe ser a través de puertos Fast Ethernet (100 Mbps), por lo tanto se requieren 2 puertos de este tipo, por uno de ellos se podrá cursar toda la carga (72 Mbps) y el otro que permanecerá en standby para los casos de caída de algún enlace.

Cada MG según lo indicado manejará 72 Mbps, entonces el GK requerirá 3 puertos Fast Ethernet, por 2 de ellos se manejará el ancho de banda de 72 Mbps proveniente de cada MG y el otro permanece como respaldo.

En el GK se deben contemplar 4 puertos E1 para la conexión de los enlaces S7 de los STPs de la red TDM.

Para la conexión internacional del router se puede usar una intefaz OC-3 STM-1 ATM, ya que puede cubrir el ancho de banda planteado además de futuras ampliaciones.

Este  escenario tiene como ventaja que ya CANTV podría sustituir completamente ambas centrales telefónicas, evitando de esta forma continuar con los grandes gastos de mantenimiento que las mismas generan.

3.9.4.3  Escenario 3

Este escenario no resulta factible debido a que la central Lucent no acepta equipamiento nuevo como parte de la central para pasar tráfico de VoIP.  En cuanto a la central Ericsson se le deben hacer actualizaciones muy costosas que no se justifican debido a la obsolescencia que presenta.

Conclusiones

El análisis de diferentes escenarios tiene la finalidad de garantizar la evolución a una nueva red con el menor impacto para CANTV y los clientes, ya que la empresa desea suministrar tecnología y plataformas de avanzada para la entrega de nuevos servicios a sus clientes, tomando en consideración inversiones razonables que le permitan ir incorporando nuevos productos.  Además es importante adaptar la nueva plataforma a los servicios existentes, y que estos continúen formando parte del portafolio de productos de la empresa.

Con el estudio realizado se pudo comprobar que hay soluciones técnicamente factibles para las necesidades de la empresa.  La configuración indicada en el escenario 1, cumple a cabalidad con los requerimientos de interfaces, manejo de protocolos, gestión de la plataforma y cantidad mínima de equipos, para cubrir las necesidades de manejo de un tráfico moderado de VoIP.  Esta es una buena manera de dar inicio a la introducción de una nueva tecnología, tanto para el manejo de nuevos servicios como para la adaptación de los existentes, ya que permite a la Empresa irse adaptando progresivamente a los cambios, es decir, a nivel de manejo de los equipos, entrenamiento del personal, verificación del comportamiento del tráfico, etc.  Esto permite ajustarse de una forma más segura y sencilla al incremento del tráfico que vaya surgiendo como producto de las nuevas migraciones que se hagan hacia la plataforma de VoIP.  En un estudio económico que se realice posteriormente se pudiera comprobar que con una pequeña inversión inicial se pueden incrementar los ingresos, al incrementar el tráfico por ofrecimiento de nuevos servicios y disminución de tarifas, lo cual permitirá obtener ingresos que permitan ir ampliando la plataforma inicial en un corto plazo.

Con respecto al escenario 2, igualmente cumpliría con todas los requerimientos técnicos requeridos para una solución de VoIP, solo que este es un escenario mas agresivo que implica sustitución total de las centrales actuales, lo cual pudiera hacerse al ritmo que se requiera de manera de dar oportunidad al personal de ir adquiriendo experticia en el manejo de la nueva tecnología, pero por la gran inversión inicial que se requiere, la Empresa no justificará una migración tan paulatina, sino que por el contrario exigirá que se complete lo mas rápido posible a fin de generar los ingresos suficientes para recuperar la inversión realizada.  Es importante indicar que por la situación en la que se encuentran las centrales actuales, la empresa desearía reemplazarlas en un solo paso, de manera de ofrecer los actuales y nuevos servicios con tarifas competitivas y evitarse el alto costo del mantenimiento, pero indudablemente que esto sería a costa de una gran inversión inicial.

Para un Telco de grandes dimensiones como CANTV, la rentabilidad en la utilización de soluciones IP se basa en el desarrollo de nuevos servicios, los cuales prestados a través de la red disponible y convencional resultarían en una implantación muy complicada y costosa.  VoIP significa rapidez en la instalación si se compara con una red similar usando tecnología de circuitos conmutados, lo cual toma años.

CANTV debe concientizar que la adopción de estas nuevas plataformas exigirá, dado su carácter emergente y en proceso de evolución constante, de actualizaciones en el hardware y software que implicarán costos adicionales, por lo que para la adaptación a ellas la empresa deberá estar dispuesta a seguir estas actualizaciones.

Hay decisiones que son estratégicas, de negocios, ya que Cantv puede seguir perdiendo clientes al no conseguir bajar las tarifas de las llamadas internacionales y no suministrar nuevos servicios.  Además está el hecho de que hay carriers o empresas reoriginadoras de llamadas, que ya están exigiendo se les entregue tráfico en VoIP, todo lo cual lleva a concluir que  la migración tecnológica de la red de Cantv hacia las plataformas IP debe ser inminente, en busca de la convergencia y diversidad de servicios inexistentes en la actualidad, si se pretende competir y liderizar en estos servicios emergentes. 

Recomendaciones

De los escenarios planteados, se puede observar que los escenarios 1 y 2 son técnicamente factibles y la implantación de uno u otro dependerá de las actuales posibilidades económicas de la Empresa.

Se recomienda el escenario 1, por ser el que ofrece una solución de rápida implantación y mas económica por el poco equipamiento que se requiere, para la introducción de nuevos servicios, además de permitir ofrecer tarifas competitivas con la velocidad que el mercado lo requiere.

Permite atender el tráfico internacional hacia los destinos que la empresa negocie en VoIP, definiendo los enrutamientos desde las centrales de región.  Los enlaces que se usen para la interconexión serán parte de los que se usan actualmente hacia las centrales internacionales.

Es recomendable adquirir los equipos MG, GK y gestor del mismo proveedor, ya que a pesar de que hay mucho trabajo realizado con los estándares, no todos los protocolos están completamente culminados; de este modo se evitaría cualquier inconveniente en el momento de la implantación.  Se recomienda también que los equipos MG y GK sean del tipo stand alone, por ofrecer mayores capacidades y escalabilidad.

También es importante para que el servicio funcione con la máxima calidad que se plantea la empresa, firmar con los carriers internacionales los SLA o Acuerdos de Nivel de Servicios.  Estos SLA deben garantizar condiciones favorables para la prestación del servicio y permitir una mejora continua de la calidad, así como penalizaciones en el caso de incumplimientos.  Para aquellas aplicaciones donde la transferencia en tiempo real resulta imprescindible, como las comunicaciones de voz, se debe contar con el respaldo de acuerdos específicos, en los que se incluyen parámetros como latencia, pérdida de paquetes, fluctuación y disponibilidad.  Algunos parámetros a considerar son:

• Se debe garantizar una disponibilidad mínima del servicio del 99,99%
• Garantizar un 99,5% de completación de llamadas
• Los usuarios no deben experimentar más de 6 segundos de retardo, entre el tiempo en que ellos terminan de marcar y cuando escuchan el repique o señal de ocupado.
• Soportar o proveer cancelación de eco para un retardo > 20 ms para el transporte del tráfico de voz.
• La pérdida de paquetes máxima debe ser en promedio inferior al 1%
• La latencia va desde los 35 ms (milisegundos) en las conexiones entre naciones de un mismo continente y desde 90 ms a 300 ms entre América y otros continentes.
• El jitter debe ser < 50 ms

Referencias Bibliográficas

Libros

·         Huidobro, José Manuel.  Redes de Comunicaciones.  Editorial Paraninfo.  1992

·         Glosario de Comunicación de Datos, TDT – Tecnologías de Telecomunicaciones, Gente Global, 2002

·         Guía de Redes de Area Extensa.  LAN Times.  Terés Parnell.  McGraw-Hill.  1997

·         Enciclopedia de Redes, Networking.  LAN Times.  Tom Sheldon.  McGraw-Hill.  1998

Otras Fuentes de Información

·         CANTV, VoIP.  Informe 2001

·         CANTV, Plan inicial de Evaluación de VoIP.  2001

·         http://www.cesga.es/ga/default.html?Recetga/Proxrecet.html&2

·         http://www.monografias.com/trabajos3/voip/voip.shtml

·        http://www.hi-teck.com/ip_telephony/benef_home.jsp

·         http://www.comtest.com/tutorials/VoIP.html

·          http://intranet.upb.edu/laboISTEC/Articulos/Articulo%20VoIP%20_eng.pdf

·         http://www.pt.com/tutorials/iptelephony/tutorial_voip_signaling.html

·          http://www.networkcomputing.com/netdesign/1109voip.html

·         http://www.protocols.com/voip/architecture.htm

·          http://www.comunicaciones.unitronics.es/tecnologia/H.323.html#Gatekeeper 

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·          http://www.aui.es/biblio/libros/mi99/19voz_ip.htm

·          http://www.avaya.es/Informacion_de_la_empresa/Sala_de_Prensa/Notas_de_Prensa/prensa30.asp

·         http://www.recursosvoip.com/protocolos/megaco.php

·          http://www.commworks.com/Spanish/Softswitch/Softswitch_Components/Session_Agents/H.323_SIP/

·         http://neutron.ing.ucv.ve/revista-e/No7/Russomanno%5Cvoz%20sobre%20IP.html

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·         http://www.gbm.net/bluetech/Edicion14.4/telefoniaip

·         http://eia.udg.es/~atm/tcp-ip/tema_4_6_1.htm

A N E X O    A

Recopilación de datos

Entrevistas

Las entrevistas realizadas a los tres especialistas pertenecientes a las áreas de Ingeniería de datos, planificación de redes de datos e ingeniería de redes de voz internacional, consistieron de las siguientes preguntas:

1.- ¿Cuáles son los impedimentos técnicos actuales para ofrecer servicios de VoIP?

• Centrales obsoletas no actualizables
• Costos elevados para adaptación y prestación de nuevos servicios
• No compatible con VoIP

2.- ¿Modificaciones que se requieren (en las centrales) para prestar VoIP?

• Actualización de software y hardware.  Esto permitirá realizar una sustitución parcial (como es el caso de la central Ericsson), pero debido a la obsolescencia que presentan los equipos la empresa no justifica este tipo de inversión.
• Sustitución total de equipos. 
• Instalación de una red nueva

3.- ¿Tiene CANTV (según su opinión) prevista la introducción de VoIP?

• Si, aunque ha reaccionado tarde
• Realmente sí, pero no se le ha dado el suficiente apoyo para que salga con la velocidad que debiera
• Desde hace unos pocos años la empresa ha comenzado ha realizar diversas evaluaciones al respecto, sobre todo desde que ha visto disminuidos sus ingresos en llamadas internacionales, por lo que sí está interesada en evolucionar a esta nueva tecnología, pero a veces pereciera que no se le da la real importancia que tienen algunos proyectos de ser ejecutados a tiempo.

4.- ¿Qué sucedería si no se desarrolla una nueva plataforma?

• Los diferentes carriers que están entrando seguramente contarán con plataformas IP sólidas, dentro de su estructura de red, lo cual les dará una gran ventaja.
• Debemos enfrentar a las empresas que vendrán a ofrecer servicios de mala calidad pero a unos precios que harán que cierto universo de clientes “soporten” esa carencia de calidad, con tal de obtener ahorros significativos a sus gastos corrientes
• Los nuevos desarrollos en conmutación están adaptando dentro de sus funcionalidades el manejo de servicios de voz “empaquetada”, por lo tanto las mejoras que hagamos en un futuro a nuestra planta nos obligará tarde o temprano a manejar esta tecnología.

5.- ¿Cuáles medidas deben implementarse para minimizar el impacto en la red y en los usuarios (servicios)?

• Sustitución progresiva
• Realización de pruebas pilotos para determinar el impacto y prever posibles problemas en la implementación
• Implementación escalonada y  ajuste del plan

6.- ¿Cuáles cree usted son los beneficios de introducir VoIP?

• Disminución de costos de servicios y mayor competitividad
• Reducción de costos de mantenimiento
• Mayor confiabilidad en la red al introducirse mecanismos de control avanzados

7.- ¿Debe crearse una red de VoIP nueva (separada) o debe adaptarse la red existente para ofrecer servicios típicos de VoIP?

• Con la obsolescencia que presentan los equipos existentes, es mas conveniente no realizar adaptaciones, porque a la larga hay que desincorporarlos; es mejor adquirir nuevos equipos desde el inicio
• Si lo que quiere la empresa es invertir lo mínimo, se puede comenzar con adaptaciones en las centrales que permitan ir adquiriendo destrezas en el manejo de la plataforma y de los servicios.
• Es conveniente evolucionar hacia una nueva tecnología, porque lo quiera o no la empresa, se tendrán que realizar mayores inversiones si comienza con “paños calientes” que a la final no solucionan nada.  Además se pueden analizar equipos de otros proveedores diferentes a los existentes (Ericsson y Lucent), que pudieran resultar más económicos y con mayor robustez para la prestación de este tipo de servicio.

8.- ¿Cómo cree usted que afecta la introducción de VoIP a la cartera de servicios de CANTV?

• Depende del plan de implementación y comercialización  del servicio; lo recomendable sería capturar nuevos clientes con potencial para pagar por un servicio de mayor calidad y clientes que no les importe tanto la calidad también, y programar una migración de los clientes a través de planes de precio.
• Si los clientes ven que tienen mejores precios por sus llamadas internacionales, sencillamente van a realizar las llamadas por la red de CANTV, la mayoría va a buscar las tarifas mas bajas sin importarles mucho la calidad.  Por lo tanto CANTV puede ofrecer diferentes tarifas hacia los mismos destinos y podrá capturar variedad de clientes.
• Cantv debe ofrecer nuevos servicios como promociones, a bajos costos y dentro de un paquete, de manera de mostrar sus bondades y que el cliente se familiarice con los mismos, los conozca y pueda solicitarlos formalmente; esto permitirá capturar un mercado mas amplio de clientes y recuperar otros.

9.-  ¿Indique algunas recomendaciones que facilitarían las adaptaciones del personal que trabajaría con el proyecto de VoIP?

• Debe coordinarse el entrenamiento de forma que este personal participe como observador en el plan de implementación
• Es más sencillo si el proceso de migración es progresivo, es decir, que se migren solo algunas rutas hacia la nueva plataforma, de esta  forma el personal tendrá mayor facilidad de realizar las adaptaciones necesarias y el servicio no se verá grandemente afectado si ocurriese alguna falla mayor.  También se tendría mayor oportunidad, sin generar angustias, de recibir el entrenamiento adecuado y realizar las adecuaciones que el mercado nacional e internacional exijan.
• Que se le contrate al proveedor que suministre la plataforma, un entrenamiento continuo, durante la implementación y por un tiempo razonable luego de la puesta en servicio.

A N E X O    B

Recopilación de datos

Entrevistas

Las entrevistas realizadas a los tres proveedores Ericsson, Lucent y Alcatel consistieron de las siguientes preguntas:

1.- ¿Es posible instalar equipos para manejo de VoIP que formen parte de la central telefónica?

Ericsson:   si es posible, pero para ello se debe sustituir el software y realizar algunos cambios a nivel de hardware.

Lucent:  no es posible que esta central, debido a los años que tiene en servicio, admita parte del equipamiento interno para cursar otro tipo de tráfico (VoIP) que no sea TDM

2.- ¿Qué tipo de equipos tienen para manejo de voz paquetizada, stand alone o integrados, y cuál recomienda?

Ericsson: tenemos variedad de equipos para suplir esta necesidad, de esta forma se tienen equipos combinados MG y GK y también independientes o stand alone.  Para el tamaño de la red de CANTV recomendamos equipos stand alone.

Lucent: solo contamos en la actualidad con equipos stand alone para Mg y GK.  Es mejor contar con equipos stand alone para facilitar el crecimiento, además de darle robustez a la red.

Alcatel: Contamos con equipos stand alone e integrados.  Técnicamente hablando uno siempre debe apuntar hacia la simplificación de la red, es decir, tener la menor cantidad de equipos posible para cumplir las funciones necesarias, en consecuencia la mejor opción es hacerle upgrade a un switch para convertirlo en gatekeeper o en gateway.  Sin embargo se deben cuantificar los montos involucrados ya que muchas veces los fabricantes al tener un mercado cautivo se exceden con los precios, por lo que existe la posibilidad de que resulte mucho más económico colocalizar un gateway externo, e inclusive reemplazar la central completamente.

3.- ¿Los equipos GK tienen la posibilidad de manejar los esquemas de señalización R2, S7 y C5 hacia la red TDM?

Ericsson: Los equipos tienen la posibilidad de manejar señalización S7.  Para que puedan operar con C5 se les debe añadir un módulo.

Lucent: La interfaz hacia la red TDM es en R2

Alcatel: Los gatekeeper están típicamente hechos para trabajar con S7, existen algunas soluciones técnicas para poder operar con R2 y C5, pero terminan inflando mucho los costos e impidiendo la viabilidad de dicha solución.

4.- ¿Cuáles protocolos manejan los equipos MG y GK para comunicarse entre sí y con otros equipos de otras redes?

Ericsson: H.323, SIP, MGCP y MEGACO/H.248

Lucent: H.323, SIP, MGCP y MEGACO/H.248

Alcatel: H.323, SIP, MGCP y MEGACO/H.248

5.- ¿Cuáles esquemas de codificación manejan?

Ericsson: Algunos de los esquemas manejados son: G.711, G729, G.726 y G.723

Lucent: Dentro de los esquemas mas comunes manejados en la actualidad se encuentran: G.711, G729 y G.726

Alcatel: Los esquemas de codificación manejados son: G.711, G729, G.726 y G.723

6.- ¿Qué tipo de interfaces físicas de Ix hacia el backbone poseen los equipos?

Ericsson:  Están disponibles las mas comunes: FastEthernet, GigaEthernet, STM-1 y STM-4

Lucent:  FastEthernet, GigaEthernet, STM-1 y STM-4

Alcatel: Hay toda la gama, depende del fabricante y de los protocolos que deban interactuar.  En el caso de los Switch Alcatel las interfaces que se proponen son ATM/STM1, pero están disponibles las otras FastEthernet, GigaEthernet y STM-4.

7.- ¿El GK tiene posibilidades de manejar los protocolos S7, C5 y R2 de señalización internacional?

Ericsson: Si, como parte del GK se encuentra el signalling gateway el cual permite manejar todos estos protocolos

Lucent: solo se tiene la posibilidad de manejar el protocolo R2

Alcatel: Solo se puede manejar el protocolo S7

8.- ¿Tiene el MG facilidades de cancelación de eco y supresión de silencios?

Ericsson: Sí, los equipos proveen cancelación de eco para un retardo >20 ms para el transporte del tráfico de voz.

Lucent: Sí manejan estas facilidades

Alcatel: Los equipos tienen estas posibilidades

9.- ¿Tienen los equipos la capacidad de sincronización en línea a través de los E1 de la red de transmisión, interna dentro del mismo equipo y externa a través de un puerto dedicado a captar una señal de reloj externa?

Ericsson: si, esto si es posible

Lucent: sí

Alcatel: sí es posible

10.- ¿Es posible contar con un gestor único que maneje todos los equipos?

Ericsson: si, esto es posible ya que siempre se está trabajando bajo los estándares

Lucent: si es posible

Alcatel: En teoría: si es posible tener un gestor único SNMP que maneje todos los equipos.  En la realidad: no existe, el problema ha sido que el costo financiero de desarrollar dicha aplicación es muy elevado y nunca pasa las pruebas de los casos de negocio. Sigue siendo mucho más barato tener varios gestores con varios operadores para hacer dicha labor.

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