VOZ
sobre IP
Contenido
VOZ SOBRE IP
H .323
Arquitectura de red
Codec
Calidad del servicio
VOZ SOBRE IP
La “Voz sobre
IP” se trata de la telefonía de internet sin tener que utilizar otra fibra.
Para esto son necesarios muchos protocolos. Algunos se actualizan, pero no
cambian su función. Tal es el caso de H.323 y SIP.
H .323
Hace
referencia a una gran cantidad de protocolos especificos para codificación de
voz, establecimiento de llamadas, señalización, transporte de datos y otras
áreas.
En el centro
se encuentra una puerta de enlace que conecta Internet con la red telefónica,
que habla los protocolos H.323 en el lado de Internet y los protocolos PSTN[i] en el lado del teléfono.
Los dispositivos de comunicación se llaman terminales. Una LAN podría tener un
gatekeeper, el cual controla los puntos finales bajo su jurisdicción, zonas.
Hay un
protocolo para codificar y decodificar voz. El sistema PCM [ii]está
definido en la recomendación G.711 de la ITU. Codifica un solo canal de voz
muestreando 8000 veces por segundo con una muestra de 8 bits para proporcionar
voz descomprimida a 64 kbps. Se permiten otros protocolos que tienen diferentes
algoritmos de comprensión.
G.723.1 toma
un bloque de 240 muestras (30 mseg de voz) y utiliza la codificación predictiva
para reducirlo ya sea a 24 o a 20 bytes. Este algoritmo proporciona una tasa de
salida ya sea de 6.4 o 5.3 kbps (factores de compresión de 10 y 12) con poca
pérdida en la calidad percibida. También se permiten otros codecs.
Como se
permiten varios algoritmos, se necesita un protocola para identificar cual va a
utilizar. Este protocolo se llama H.245 que negocia otros aspectos de la
conexión, como la tasa de bits. RTCP[iii] es necesario para el
control de los canales RTP[iv]. También se necesita un
protocolo para establecer y liberar conexiones, proporcionar tonos de marcado,
emitir sonidos de marcado y el resto de la telefonía estándar, Q.931. Las
terminales necesitan un protocolo para hablar con el gatekeeper (si está
presente). Para este propósito se utiliza H.225. El canal PC a gatekeeper
manejado por este protocolo se conoce como canal RAS (Registro/Admisión/Estado)
que permite terminales para unirse y dejar la zona, solicitar y regresar ancho
de banda, y proporcionar actualizaciones de estado, entre otras cosas. Se
necesita un protocolo para la transmisión real de datos, como RTP manejado por
RCTP.
Arquitectura de red
El propio Estándar define tres elementos
fundamentales en su estructura:
- Terminales: son los sustitutos de los actuales teléfonos. Se pueden implementar tanto en software como en hardware.
- Gatekeepers: son el centro de toda la organización VoIP, y son el sustituto para las actuales centrales.
- Gateways: se trata del enlace con la red telefónica tradicional, actuando de forma transparente para el usuario.
- Protocolos de VoIP: son los lenguajes que utilizarán los distintos dispositivos VoIP para su conexión. Esta parte es importante ya que de ella dependerá la eficacia y la complejidad de la comunicación.
Codec
La voz ha de codificarse para poder ser
transmitida por la red IP. Para ello se hace uso de códecs que garanticen la
codificación y compresión del audio o del video para su posterior
decodificación y descompresión antes de poder generar un sonido o imagen
utilizable. Según el Códec utilizado en la transmisión, se
utilizará más o menos ancho de banda. La cantidad de ancho de banda utilizada
suele ser directamente proporcional a la calidad de los datos transmitidos.
Entre los codecs más utilizados en VoIP están G.711, G.723.1 y el G.729 (especificados por la ITU-T).
Estos Codecs tienen los siguientes anchos de
banda de codificación:
·
G.711:
bit-rate de 56 o 64 Kbps.
·
G.722:
bit-rate de 48, 56 o 64 Kbps.
·
G.723:
bit-rate de 5,3 o 6,4 Kbps.
·
G.728:
bit-rate de 16 Kbps.
·
G.729:
bit-rate de 8 o 13 Kbps.
Calidad
del servicio
QoS (Quality of Service), es un conjunto de
tecnologías que garantizan la transmisión de cierta cantidad de información en
un tiempo determinado a uno o varios dispositivos.
QoS se
encarga de priorizar el ancho de banda disponible en función de las necesidades
del usuario y basándose en una serie de criterios que clasifican el tráfico.
Además, mide la calidad de los servicios que son considerados varios aspectos
del servicio de red, tales como tasas de errores, ancho de banda, rendimiento,
retraso en la transmisión, disponibilidad, jitter, etc.
Para mejorar el
nivel de servicio, se ha apuntado a disminuir los anchos de banda utilizados,
para ello se ha trabajado bajo las siguientes iniciativas:
§ La supresión
de silencios, otorga más eficiencia a la hora de realizar una transmisión de
voz, ya que se aprovecha mejor el ancho de banda al transmitir menos
información.
§ Compresión de
cabeceras aplicando los estándares RTP/RTCP.
Para la medición de
la calidad de servicio QoS,
existen cuatro parámetros como el ancho de banda, retraso temporal (delay), variación de
retraso (jitter) y
pérdida de paquetes.
Para solucionar este
tipo de inconvenientes, en una red se puede implementar tres tipos básicos de
QoS:
§ Best effort (mejor
esfuerzo): Este método envía paquetes a medida que los va recibiendo,
sin aplicar ninguna tarea específica real. Es decir, no tiene ninguna prioridad
para ningún servicio, solo trata de enviar los paquetes de la mejor manera.
§ Servicios Integrados: Este
sistema tiene como principal función pre-acordar un camino para los datos que
necesitan prioridad, además esta arquitectura no es escalable, debido a la
cantidad de recursos que necesita para estar reservando los anchos de banda de
cada aplicación. RSVP (Resource Reservation Protocol) fue desarrollado como el
mecanismo para programar y reservar el ancho de banda requerido para cada una
de las aplicaciones que son transportados por la red.
§ Servicios Diferenciados: Este
sistema permite que cada dispositivo de red tenga la posibilidad de manejar los
paquetes individualmente, además cada router y switch puede configurar sus
propias políticas de QoS, para tomar sus propias decisiones acerca de la
entrega de los paquetes. Los servicios diferenciados utilizan 6 bits en la
cabecera IP (DSCP Differentiated Services Code Point).
- La
priorización de los paquetes que requieran menor latencia. Las tendencias
actuales son:
- PQ (Priority Queueing): Este
mecanismo de priorización se caracteriza por definir 4 colas con prioridad
Alta, media, normal y baja, Además, es necesario determinar cuáles son los
paquetes que van a estar en cada una de dichas colas, sin embargo, si
estas no son configuradas, serán asignadas por defecto a la prioridad
normal. Por otra parte, mientras que existan paquetes en la cola alta, no
se atenderá ningún paquete con prioridad media hasta que la cola alta se
encuentre vacía, así para los demás tipos de cola.
- WFQ (Weighted fair queuing): Este
método divide el tráfico en flujos, proporciona una cantidad de ancho de
banda justo a los flujos activos en la red, los flujos que son con poco
volumen de tráfico serán enviados más rápido. Es decir, WFQ prioriza
aquellas aplicaciones de menor volumen, estas son asociadas como más
sensibles al delay (retardo) como VoIP. Por otra parte, penaliza aquellas
que no asocia como aplicaciones en tiempo real como FTP.
- CQ (Custom Queueing): Este
mecanismo asigna un porcentaje de ancho de banda disponible para cada tipo
de tráfico (voz, video y/o datos), además especifica el número de paquetes
por cola. Las colas son atendidas según Round
Robin (RR).
El método RR asigna
el ancho de banda a cada uno de los diferentes tipos de tráfico existentes en
la red. Con este método no es posible priorizar tráfico ya que todas las colas
son tratadas de igual manera.
- La
implantación de IPv6, que
proporciona mayor espacio de direccionamiento y la posibilidad de
tunneling.
IP (Protocolo de Inicio de Sesión)
Este
protocolo describe cómo establecer llamadas telefónicas a Internet,
videoconferencias y otras conexiones multimedia. Un ejemplo de que utiliza este
protocolo es Skype, el cual se utiliza para realizar videollamadas entre
diferentes dispositivos. A diferencia de H.323, está compuesto de un solo
módulo, pero se ha diseñado para que interactúe bien con las aplicaciones de
Internet existentes. Define los números telefónicos como URLs, a fin de que las
páginas Web puedan contenerlos, lo que permite hacer clic en un vínculo para iniciar
una llamada telefónica. SIP puede establecer sesiones de dos partes (llamadas
de teléfono ordinarias), de múltiples partes (en donde todos pueden oír y
hablar) y de multidifusión (un emisor, muchos receptores). Las sesiones pueden contener
audio, vídeo o datos. SIP sólo maneja establecimiento, manejo y terminación de
sesiones. Para el transporte de datos, se utilizan otros protocolos, como RTP/RTCP[i]. SIP es un protocolo de
capa de aplicación y puede ejecutarse sobre UDP o TCP. SIP soporta una variedad de servicios, como localizar al
invocado y determinar las capacidades de éste, así como manejar los mecanismos
del establecimiento y la terminación de la llamada.
El protocolo SIP se
basa en texto y está modelado en HTTP. Una parte envía un mensaje en texto
ASCII que consiste en un nombre de método en la primera línea, seguido por
líneas adicionales que contienen encabezados para pasar los parámetros. Muchos
de estos encabezados se toman de MIME para permitir que SIP interactúe con las
aplicaciones de Internet existentes.
Para
establecer una sesión, el invocador crea una conexión TCP con el invocado y
envía un mensaje INVITE a través de ella. Si el invocado acepta la llamada,
responde con un código de respuesta tipo HTTP (un número de tres dígitos que
utiliza, 200 para aceptación). La conexión se realiza utilizando un acuerdo de
tres vías, de modo que el invocador responde con un mensaje ACK para terminar
el protocolo y confirmar la recepción del mensaje 200. Cualquiera de las dos
partes puede solicitar la terminación de una sesión enviando un mensaje que
contiene el método BYE. Cuando el otro lado confirma su recepción, se termina
la sesión. El método OPTIONS se utiliza para consultar a una máquina sobre sus
propias capacidades. El método REGISTER se relaciona con la capacidad de SIP de
rastrear y conectarse con un usuario que esté lejos de casa.
[i]
RTP/RTCP: Estándar para la transmisión confiable de voz y video a través de
Internet. Los paquetes RTCP se envián periódicamente dentro de la secuencia de
paquetes RTP.
[i] PSTN: Red telefónica pública conmutada
[ii] PCM: Modulación por impulsos codificados
[iii] RTCP: Protocolo de comunicación que proporciona información de control, que informa la calidad de servicio (QoS) del RTP
[iv][iv] RTP: Protocolo de transporte de tiempo real
BIBLIOGRAFÍA
Redes de Computadoras – 4ta Edición – Andrew
S. Tanenbaum
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