"Voz sobre IP: presente y futuro de integración de redes de voz sobre IP"
Jesús Angel Pastor Ferrero
José María Cortina Subirasch
Juan José Cano Tena
No hace demasiado tiempo, meses, ATM era visto por todos los operadores de telecomunicaciones como la única tecnología integradora de todo tipo de tráficos: datos, vídeo y por supuesto del tráfico de voz. Sin embargo, ATM ha visto como su desarrollo e implantación han ido más lentos de lo esperado y su extensión sobre todo al entorno LAN está en duda. A la vez, IP surgido como un protocolo de LAN de transmisión de datos, ha ido extendiéndose hacia la MAN y la WAN de un modo imparable debido en parte a su sencillez, debido en parte a su bajo coste tanto en equipos como en transporte tanto a través de redes IP como de InterNet.
TRANSMISION DE VOZ SOBRE IP
IP ha tenido su origen en transmisión de datos y no está demasiado adaptado a la transmisión de datos e imágenes. La tecnología de transmisión de paquetes, en la que está basada IP, ofrece tamaño de celdas variable, que en comparación con tecnologías de tamaño de celda fija como ATM, introduce ineficiencias y necesidad de proceso extra. Además IP es un protocolo que solamente ofrece un tipo de calidad e servicio (QoS) basado en proporcionar el mejor rendimiento posible en el enlace disponible.
Actualmente la voz sobre IP tiene dos modos de ser transportado:
Cuando hablamos de tecnologías "IP" nos estamos refiriendo en general a un conjunto de protocolos que conforman lo que actualmente llamamos redes IP. Principalmente los más comúnmente usados son TCP: que se ocupa de proporcionar conexiones garantizadas para paquetes de datos sobre IP y UDP: que proporciona un servicio de entrega no garantizado; sin embargo, ninguno de estos protocolos puede proporcionar el soporte de aplicaciones en tiempo real como la voz.
Existen una serie de protocolos que intentan proporcionar servicios en tiempo real sobre IP como son RTP (Real time Transport Protocol), RTCP (Real time Control Protocol), RSVP (Resource Reservation Protocol) y RTSP (Real time Streaming Protocol), sin embargo es H.323 el protocolo internacional para conferencia sobre redes de paquetes que ha sido aprobado por la UIT en 1996. De esta manera es posible que un único standard permita:
H.323 se define como el standard que permite que tráfico multimedia, en tiempo real sea intercambiado sobre una red de paquetes, tal y como es una red IP, añadiendo también la capacidad de flujos multimedia (retransmisiones de audio o vídeo). H.323 define una serie de entidades en una red H.323 con una serie de funcionalidades:
El establecimiento y el mantenimiento de conexiones H.323 realiza un uso tanto de tráfico sobre TCP como de UDP:
El standard H.323 define un método de permitir tráfico multimedia sobre una red IP, pero y como no puede ser de otra forma, no asegura que la comunicación pueda tener lugar. En el caso de transmisión de voz es necesario asegurar unos parámetros mínimos para que una conversación pueda tener lugar. Los parámetros más influyentes en el comportamiento de una transmisión de voz son los siguientes:
El estado de la red tiene un impacto diferente sobre la transmisión de fax (protocolos T.4 y T.30 sobre IP que sobre la transmisión de voz. El oido humano es mucho más sensible a la pérdida de datos, que puede hacer la conversación ininteligible, que al retardo. La UIT ha desarrollado una recomendación para ayudar a definir los efectos de los retardos dando un valor máximo. La recomendación G.114 definida en 1996 recomienda que el límite en un canal unidireccional de voz sea de 400 ms. Sin embargo tenemos que considerar que la apreciación de la calidad de una comunicación de voz tiene una buena parte subjetiva, dependiendo también de valor calidad/precio que se le de a esa comunicación. Puede que retardos de 400 ms resulten inadmisibles para una buena parte de los usuarios para conversaciones de negocios, y que retardos de 600 ms resulten admisibles por usuarios privados si el coste así se lo justifica.
La pérdida de paquetes también afecta a la calidad de la voz, pero el tanto por ciento admisible depende tanto de los algoritmos de compresión usados, algunos son capaces de recuperar errores, como de la percepción subjetiva de los usuarios. El límite generalmente aceptado como máximo se sitúa alrededor del 8-10%.
La realidad es que el asegurar estos parámetros, esta calidad de servicio, a lo largo de una red IP con los niveles de calidad habituales en una red de voz, sólo es posible, y con limitaciones, cuando se realiza dentro de una red IP privada con los equipos y el ancho de banda necesarios y siendo gestionada centralizadamente. Habitualmente un canal de voz necesita un ancho de banda garantizado de 12-15 Kb/s por lo que proporcionar o asegurar en una red como InterNet ese ancho de banda no es posible en general. La utilización de las nuevas redes IP por los operadores puede hacer posible la disponibilidad, dentro de esas redes IP, de ancho de banda garantizado; pero sin duda, con el coste asociado de reserva de ese ancho de banda. La compartición de las conexiones tanto para datos como voz sobre IP reducirá los costes globales, pero no se puede suponer que si se desea obtener una calidad comparable a la que la red de voz tiene, los costes se reduzcan muy significativamente. La tendencia a la reducción del precio del ancho de banda, así como la integración de servicios reducirán los costes de las conexiones, pero el aseguramiento de calidades de servicio tendrá su coste, aunque menor.
REDES DE VOZ CORPORATIVAS SOBRE IP
La actuales grandes redes de voz corporativas están basadas en PBX, bien sean Ericsson, Alcatel, Siemens, Nortel, Lucent, Philips, Matra, ... con sistemas con miles de extensiones con conexiones y servicios comunes. Todos estos sistemas a través de protocolos propietarios o comunes como Q.SIG se unen con enlaces de 2 Mb/s punto a punto, ya sean medios privados o medios públicos. Con objeto de poder proporcionar distribuidamente las facilidades de las PABX estas uniones dialogan en protocolos como DPNSS, CORNET o un standard Q.SIG que necesitan unos parámetros de retardos y anchos de banda para mantener la señalización y los enlaces.
Tradicionalmente el coste de los medios de transmisión punto a punto ha sido alto, por lo que el coste de la unión de las PABX remotas ha sido siempre muy alto, por lo que cuando el tráfico no es muy intenso, no se ha justificado la unión a 2 Mb/s, y las llamadas se han realizado sobre la Red Pública con sus costes asociados.
La compartición de medios para la reducción de costes siempre ha sido un objetivo en las grandes redes. La Red de Datos y la Red de Voz tradicionalmente han estado completamente separados por lo que la evolución tanto de los protocolos de unión como de los medios de unión han sido diferentes, así tanto las tecnologías para interconexión como gestión están separadas en la actualidad.
ATM puede ser la primera tecnología ampliamente implementada que fue diseñada pensando en la integración de servicios de voz, datos y vídeo sobre la misma red. ATM es un protocolo complejo y los diversos standards se siguen aprobando e implementando en la actualidad. ATM ha implementado la interconexión de PABX en dos modos:
El uso de IP para realizar las misma funciones presenta una serie de problemas (con la versión actual de Ipv4) de muy difícil solución, o de imposibilidad de asegurar la misma calidad, ya que IP carece de las características inherentes de ATM de reserva de recursos. La emulación en la misma manera de los servicios anteriores hace necesario la reserva en exclusiva de recursos de ancho de banda perdiendo las ventajas de la transmisión de datos en paquetes.
La sustitución completa de los enlaces privados de 2 Mb/s o de los enlaces instalados sobre ATM por conexiones puras IP no parece posible en la actualidad pero lo que sin duda es posible es la implementación de entornos mixtos sobre IntraNets unidas mediante redes públicas IP (difícilmente sobre la InterNet actual) no sólo con el objetivo de reducción de costes sino como nueva aplicación de la unión e interconexión de dispositivos multimedia H.323. La evolución hacia IP no se dirige únicamente a la sustitución de las actuales redes de voz y datos, sino que durante un largo tiempo (la definición de "largo" en el mundo de las comunicaciones parece difícil) convivirán varias redes que se interconectarán y se comunicarán entre ellas, haciendo una migración paulatina del volumen de tráfico desde la voz standard o los datos tipo host hacia el tráfico multimedia basado principalmente sobre IP. En estos momentos la interconexión de voz sobre IP puede cubrir dos necesidades:
El escenario que podemos obtener se basa ya en una multitud de productos de voz sobre IP que permite una mezcla de las redes de voz y datos actuales y la telefonía sobre IP. Todos estos productos utilizan siempre como tanto enlaces RTB como IP para la interconexión, enrutando las llamadas cuando la conexión sobre IP no es posible o no da la calidad requerida en ese momento. Son de destacar los equipos de Lucent y de Nortel que proporcionan unas posibilidades reales de implementación (Ericsson, Siemens, Microsoft, PictureTel, 8x8, Radvision, Videoserver, Vocaltec, British Telecom, Teles, First Virtual, ... soportan H.323 también)
Como conclusión podemos asegurar que la voz sobre IP ya es posible, que la evolución de su uso vendrá con la evolución tanto de la infraestructura de transporte como del protocolo y que en la actualidad las diversas implementaciones tienen como objeto tanto el ahorro de costes como el proporcionar nuevos servicios tanto en lugar como en funcionalidad.