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El Estándar VoIP - Redes y servicios de banda ancha




Partes: 1, 2

  1. Componentes y Funcionamiento de una Red VoIP.
  2. Estándares VoIP y tipos de Arquitectura.
  3. Factores que afectan la Calidad de Voz.
  4. Protocolo H.323
  5. Protocolo SIP
  6. Comparativa entre H.323 y SIP
  7. Conclusión
  8. Bibliografía
  9. Glosario

INTRODUCCION

En la década pasada, las industrias de telecomunicaciones han presenciado cambios rápidos en las comunicaciones de las organizaciones y personas. Muchos de estos cambios surgieron desde el crecimiento explosivo de la Internet y de aplicaciones basadas en el protocolo Internet (IP). La Internet ha llegado ser un significado omnipresente de la comunicación, y la cantidad total de tráfico de red basado en paquetes ha superado rápidamente al tráfico de red de voz tradicional (PSTN).

En el despertar de estos adelantos tecnológicos, es claro para los portadores de telecomunicaciones, compañías y vendedores que los servicios y tráfico de voz será uno de las mayores aplicaciones para tomar ventaja completa de IP. Esta esperanza esta basada en el impacto de un nuevo grupo de tecnologías generalmente referidas como Voz sobre IP (VoIP) o Telefonía IP.

VoIP suministra muchas capacidades únicas a los portadores y clientes quienes dependen en IP o en otra red basada en paquetes. Los beneficios más importantes incluyen lo siguientes:

  • Ahorros de costos: moviendo tráfico de voz sobre redes IP, las compañías pueden reducir o eliminar los cargos asociados con el transporte de llamadas sobre la red telefónica publica conmutada (PSTN). Los proveedores de servicios y los usuarios finales pueden aun conservar ancho de banda invirtiendo una capacidad adicional solo cuando es necesario. Esto es posible por la naturaleza distribuida de VoIP y por los costos de operación reducida según las compañías combinen tráficos de voz y datos dentro de una red.
  • Estándares abiertos e Interoperabilidad: adoptando estándares abiertos, ambos los negocios y proveedores de servicios pueden comprar equipos de múltiples fabricantes y eliminar su dependencia en soluciones propietarias.
  • Redes integradas de voz y datos: haciendo la voz como otra aplicación IP, las compañías pueden construir verdaderamente redes integradas para voz y datos. Estas redes integradas no solo proveen la calidad y confianza de las actuales PSTN’s, también estas redes habilitan a las compañías para tomar rápidamente ventaja de nuevas oportunidades dentro del mundo cambiante de las comunicaciones.

En 1995, el primer producto VoIP comercial comenzó a acertar en el mercado. Estos productos fueron el blanco de las compañías que buscaban reducir las pérdidas de telecomunicaciones moviendo el tráfico de voz a redes de paquetes. Mientras estas redes de telefonía de paquetes y las dependencias de interconexión aparecían, llego a ser claro que la industria necesitaba protocolos VoIP estándares. Muchos grupos tomaron el reto, resultando en estándares independientes, cada una con sus propias características únicas. En particular, los suministradores de equipos de red y sus clientes pueden escoger entre 4 diferentes protocolos de control de llamadas y señalización para VoIP:

  • H.323
  • Protocolo de control Gateway Media (MGCP).
  • Protocolo de iniciación de sesión (SIP).
  • Control Gateway Media / H.248 (MEGACO).

En el proceso de implementación de soluciones VoIP factibles, los ingenieros de red han de determinar como cada uno de estos protocolos trabajaran y cual de ellos funcionaran mejor para las aplicaciones y redes particulares.

Las Empresas, las ISP’s, las ITSP’s (Proveedores de servicios de telefonía Internet), y los portadores ven a VoIP un camino viable para implementar la voz empaquetada. Razones para implementar VoIP típicamente incluyen:

  • Toll – Bypass: permite llamadas de larga distancia sin incurrir en los cargos asociados usuales.
  • Consolidación de Red: voz, video y datos pueden ser transportados sobre una misma red, de este modo se simplifica la administración de red y se reduce los costos por uso de equipamiento común.
  • Convergencia de servicios: la funcionalidad realzada puede ser implementada a través de la unión de servicios multimedia.

Esta integración completa permite nuevas aplicaciones, tales como mensajería unificada, Web Center Call, Telefonía multimedia sobre IP, Servicios de FreePhone. Sin embargo diseñando una red VoIP requiere cuidadosa planificación para asegurar que la calidad de voz pueda ser mantenida correctamente. Este trabajo provee alguna guía y entendimiento de estos protocolos VoIP y examina los factores que afectan la calidad de voz.

CAPITULO I

Componentes y funcionamiento de una Red VoIP

  1. DEFINICION DE VoIP:

VoIP viene de las palabras en ingles Voice Over Internet Protocol. Como dice el término, VoIP intenta permitir que la voz viaje en paquetes IP y obviamente a través de Internet.

La telefonía IP conjuga dos mundos históricamente separados: la transmisión de voz y la de datos. Se trata de transportar la voz previamente convertida a datos, entre dos puntos distantes. Esto posibilitaría utilizar las redes de datos para efectuar las llamadas telefónicas, y por ende desarrollar una única red convergente que se encargue de cursar todo tipo de comunicación, ya sea voz, datos, video o cualquier tipo de información.

La VoIP por lo tanto, no es en sí mismo un servicio sino una tecnología que permite encapsular la voz en paquetes para poder ser transportados sobre redes de datos sin necesidad de disponer de los circuitos conmutados convencionales conocida como la PSTN, que son redes desarrolladas a lo largo de los años para transmitir las señales vocales. La PSTN se basaba en el concepto de conmutación de circuitos, es decir, la realización de una comunicación requería el establecimiento de un circuito físico durante el tiempo que dura ésta, lo que significa que los recursos que intervienen en la realización de una llamada no pueden ser utilizados en otra hasta que la primera no finalice, incluso durante los silencios que se suceden dentro de una conversación típica.

En cambio, la telefonía IP no utiliza circuitos físicos para la conversación, sino que envía múltiples conversaciones a través del mismo canal (circuito virtual) codificadas en paquetes y en flujos independientes. Cuando se produce un silencio en una conversación, los paquetes de datos de otras conversaciones pueden ser transmitidos por la red, lo que implica un uso más eficiente de la misma.

Según esto son evidentes las ventajas que proporciona las redes VoIP, ya que con la misma infraestructura podrían prestar mas servicios y además la calidad de servicio y la velocidad serian mayores; pero por otro lado también existe la gran desventaja de la seguridad, ya que no es posible determinar la duración del paquete dentro de la red hasta que este llegue a su destino y además existe la posibilidad de perdida de paquetes, ya que el protocolo IP no cuenta con esta herramienta.

  1. La figura Nº 1-01, muestra los principales componentes de una red VoIP. El Gateway convierte las señales desde las interfaces de telefonía tradicional (POTS, T1/E1, ISDN, E&M trunks) a VoIP. Un teléfono IP es un terminal que tiene soporte VoIP nativo y puede conectarse directamente a una red IP. En este trabajo de investigación, el término TERMINAL será usado para referirse a un Gateway, un teléfono IP, o una PC con una Interface VoIP.

    El servidor provee el manejo y funciones administrativas para soportar el enrutamiento de llamadas a través de la red. En un sistema basado en H.323, el servidor es conocido como un Gatekeeper. En un sistema SIP, el servidor es un servidor SIP. En un sistema basado en MGCP o MEGACO, el servidor es un Call Agent (Agente de llamadas). Finalmente, la red IP provee conectividad entre todos los terminales. La red IP puede ser una red IP privada, una Intranet o el Internet.

    FIGURA Nº 1-01

  2. COMPONENTES PRINCIPALES DE VoIP:

    Una vez que la llamada ha sido establecida, la voz será digitalizada y entonces transmitida a través de la red en tramas IP. Las muestras de voz son primero encapsuladas en RTP (protocolo de transporte en tiempo real) y luego en UDP (protocolo de datagrama de usuario) antes de ser transmitidas en una trama IP. La figura Nº 1-02 muestra un ejemplo de una trama VoIP sobre una red LAN y WAN.

    FIGURA Nº 1-02

    Por ejemplo, si el CODEC usado es G.711 y el periodo de paquetización es 20 ms, la carga útil será de 160 bytes. Esto resultara en una trama total de 206 bytes en una red WAN y en 218 bytes en una red LAN.

  3. ENCAPSULAMIENTO DE UNA TRAMA VoIP:
  4. FUNCIONAMIENTO DE UNA RED VoIP:

Años atrás, se descubrió que enviar una señal a un destino remoto también se podría enviar de manera digital es decir, antes de enviar la señal se debía digitalizar con un dispositivo ADC (analog to digital converter), transmitirla y en el extremo de destino transformarla de nuevo a formato análogo con un dispositivo DAC (digital to analog converter).

VoIP funciona de esa manera, digitalizando la voz en paquetes de datos, enviándola a través de la red y reconvirtiéndola a voz en el destino. Básicamente el proceso comienza con la señal análoga del teléfono que es digitalizada en señales PCM (pulse code modulación) por medio del codificador/decodificador de voz (codec). Las muestras PCM son pasadas al algoritmo de compresión, el cual comprime la voz y la fracciona en paquetes (Encapsulamiento) que pueden ser transmitidos para este caso a través de una red privada WAN. En el otro extremo de la nube se realizan exactamente las mismas funciones en un orden inverso. El flujo de un circuito de voz comprimido es el mostrado en la figura Nº 1-03.

FIGURA Nº 1-03

Dependiendo de la forma en la que la red este configurada, el Router o el gateway pueden realizar la labor de codificación, decodificación y/o compresión. Por ejemplo, si el sistema usado es un sistema análogo de voz, entonces el router o el gateway realizan todas las funciones mencionadas anteriormente como muestra la figura Nº 1-04.

FIGURA Nº 1-04

En cambio, como muestra la figura Nº 1-05, si el dispositivo utilizado es un PBX digital, entonces es este el que realiza la función de codificación y decodificación, y el router solo se dedica a procesar y a encapsular las muestras PCM de los paquetes de voz que le ha enviado el PBX

FIGURA Nº 1-05

Para el caso de transportar voz sobre la red pública Internet, se necesita una interfaz entre la red telefónica y la red IP, el cual se denomina gateway y es el encargado en el lado del emisor de convertir la señal analógica de voz en paquetes comprimidos IP para ser transportados a través de la red. Del lado del receptor su labor es inversa, dado que descomprime los paquetes IP que recibe de la red de datos, y recompone el mensaje a su forma análoga original conduciéndolo de nuevo a la red telefónica convencional en el sector de la última milla para ser transportado al destinatario final y ser reproducido por el parlante del receptor.

Es importante tener en cuenta también que todas las redes deben tener de alguna forma las características de direccionamiento, enrutamiento y señalización.

El direccionamiento es requerido para identificar el origen y destino de las llamadas, también es usado para asociar las clases de servicio a cada una de las llamadas dependiendo de la prioridad. El enrutamiento por su parte encuentra el mejor camino a seguir por el paquete desde la fuente hasta el destino y transporta la información a través de la red de la manera más eficiente, la cual ha sido determinada por el diseñador. La señalización alerta a las estaciones terminales y a los elementos de la red su estado y la responsabilidad inmediata que tienen al establecer una conexión.

CAPITULO II

Estándares VoIP y Tipos de Arquitecturas

  1. TIPOS DE PROTOCOLOS VoIP:

VoIP comprende muchos estándares y protocolos. La terminología básica debe ser entendida para comprender las aplicaciones y usos de VoIP. Las siguientes definiciones sirven como un punto de partida:

  • H.323: es una recomendación ITU que define los Sistemas de Comunicaciones Multimedia basados en paquetes. En otras palabras, H.323 define una arquitectura distribuida para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP.
  • H.248: es una recomendación ITU que define el protocolo de Control Gateway. H.248 es el resultado de una colaboración conjunta entre la ITU y la IETF. Es también referido como IETF RFC 2885 (MEGACO), el cual define una arquitectura centralizada para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP.
  • La IETF se refiere a la Fuerza de Trabajo de la Ingeniería de Internet que intentan determinar como la Internet y los protocolos de Internet trabajan, así como definir los estándares prominentes.
  • La ITU es la Unión Internacional de Telecomunicaciones, una organización internacional dentro del sistema de las Naciones Unidas donde los gobiernos y el sector privado coordinan las redes y servicios de telecomunicaciones globales.
  • MEGACO, también conocido como la IETF RFC 2885 y recomendación ITU H.248, define una arquitectura centralizada para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP.
  • MGCP, también conocido como la IETF 2705, define una arquitectura centralizada para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP.
  • El Protocolo de Transporte en Tiempo Real (RTP), también conocido como la IETF RFC 1889, define un protocolo de transporte para aplicaciones en tiempo real. Específicamente, RTP provee el transporte para llevar la porción audio/media de la comunicación VoIP. RTP es usado por todos los protocolos de señalización VoIP.
  • SIP: también conocido como la IETF RFC 2543, define una arquitectura distribuida para crear aplicaciones multimedia, incluyendo VoIP.
  1. TIPOS DE ARQUITECTURAS:

En el pasado, todas las redes de voz fueron construidas usando una arquitectura centralizada en la cual los Dumb Endpoints (teléfonos) fueron controlados por los conmutadores centralizados. Sin embargo este modelo trabajo bien para los servicios de telefonía básica.

Uno de los beneficios de la tecnología VoIP, es que permite a las redes ser construidas usando una arquitectura centralizada o bien distribuida. Esta flexibilidad permite a las compañías construir redes caracterizadas por una administración simplificada e innovación de Endpoints (teléfonos), dependiendo del protocolo usado.

    • En general, la arquitectura centralizada esta asociada con los protocolos MGCP y MEGACO. Estos protocolos fueron diseñados para un dispositivo centralizado llamado Controlador Media Gateway o Call Agent, que maneja la lógica de conmutación y control de llamadas. El dispositivo centralizado comunica al Media Gateways, el cual enruta y transmite la porción audio/media de las llamadas (la información de voz actual).
    • En la arquitectura centralizada, la inteligencia de la red es centralizada y los dispositivos finales de usuario (endpoints) son relativamente mudos (con características limitadas). Sin embargo, muchas arquitecturas VoIP centralizadas usan protocolos MGCP o MEGACO.
    • Los defensores de la arquitectura VoIP centralizada, apoyan este modelo porque centraliza la administración, el provisionamiento y el control de llamadas. Simplifica el flujo de llamadas repitiendo las características de voz. Es fácil para los ingenieros de voz entenderlo. Los críticos de la arquitectura VoIP centralizada demandan que se suprimen las innovaciones de las características de los teléfonos (endponits) y que llegara a ser un problema cuando se construyan servicios VoIP que muevan mas allá de características de voz.
    • La figura Nº 2-01, muestra la arquitectura centralizada VoIP con protocolo MEGACO.

    FIGURA Nº 2-01

    1. ARQUITECTURA DISTRIBUIDA:
    • La arquitectura distribuida esta asociada con los protocolos H.323 y SIP. Estos protocolos permiten que la inteligencia de la red se distribuida entre dispositivos de control de llamadas y endpoints. La inteligencia en esta instancia se refiere a establecer las llamadas, características de llamadas, enrutamiento de llamadas, provisionamiento, facturación o cualquier otro aspecto de manejo de llamadas. Los Endpoints pueden ser Gateways VoIP, teléfonos IP, servidores media, o cualquier dispositivo que pueda iniciar y terminar una llamada VoIP. Los dispositivos de control de llamadas son llamados Gatekeepers en una red H.323, y servidores Proxy o servidores Redirect en una red SIP.
    • Los defensores de la arquitectura VoIP distribuida apoyan este modelo por su flexibilidad. Permite que las aplicaciones VoIP sean tratadas como cualquier otra aplicación IP distribuida, y permite la flexibilidad para añadir inteligencia a cualquier dispositivo de control de llamadas o Endpoints, dependiendo de los requerimientos tecnológicos y comerciales de la red VoIP. La arquitectura distribuida son usualmente bien entendida por los ingenieros que manejan redes de datos IP. Los críticos de la arquitectura distribuida comúnmente apuntan a la existencia de la Infraestructura PSTN como el único modelo de referencia que debiera ser usado cuando intentamos repetir los servicios de voz. Ellos también notan que las redes distribuidas tienden a ser más complejas.
    • La figura Nº 2-02, muestra las arquitecturas de control VoIP distribuida y centralizada con protocolo SIP.

    FIGURA Nº 2-02

    CAPITULO III

    Factores que afectan la Calidad de Voz

    Diseñando una red VoIP, es importante considerar todos los factores que afectaran la calidad de voz. Se presenta un resumen de los factores más importantes.

    1. Antes de que la voz sea transmitida sobre una red IP, primero debe ser digitalizada. Los códigos estándares comunes son listados en la figura Nº 3-01:

      FIGURA Nº 3-01

      Hay una correlación general entre la calidad de voz y la velocidad de datos: la velocidad de datos más alta, la calidad de voz más alto.

    2. CODEC:

      Las tramas VoIP tienen que atravesar una red IP, el cual no es del todo cierto. Las tramas se pueden perder como resultado de una congestión de red o corrupción de datos. Además, para tráfico de tiempo real como la voz, la retransmisión de tramas perdidas en la capa de transporte no es práctico por ocasionar retardos adicionales. Por consiguiente, los terminales de voz tienen que retransmitir con muestras de voz perdidas, también llamada como Frame Erasures. El efecto de las tramas perdidas en la calidad de voz depende en como los terminales manejan las Frame Erasures.

      En el caso más simple, el terminal deja un intervalo en el flujo de voz, si una muestra de voz es perdida. Si muchas tramas son perdidas, sonara grietoso con silabas o palabras perdidas. Una posible estrategia de recuperación es reproducir las muestras de voz previas. Esto trabaja bien si unas cuantas muestras son perdidas. Para combatir mejor las ráfagas de errores, la interpolación es usualmente usada. Basadas en las muestras de voz previas, el decodificador predecirá cuales tramas perdidas debieran ser. Esta técnica es conocida como Packet Loss Concealment (PLC).

      Por ejemplo, la ITU-T G.711 apéndice I describe un algoritmo PLC para PCM. Un buffer histórico circular consistiendo de 48.75 ms de muestras de voz previa es guardado. Una vez que la Frame Erasure es detectada, el contenido del buffer histórico será usado para estimar el periodo de caída corriente. Esta información será entonces usada para generar una señal sintetizada para llenar el intervalo. Con el PLC en G.711, la salida de audio es retardada por un adicional de 3.75 ms para proveer una transición suave entre las señales real y sintetizada. Los codecs de voz basados en CELP tales como G.723.1, G.728 y G.729 también tienen algoritmos PLC construidos dentro de sus estándares. En general, si las pérdidas no son demasiadas grandes, y la señal no es muy cambiante las perdidas pueden ser inaudibles después de aplicar el PLC.

      La ITU-T G.113 apéndice I provee algunas líneas de guía de planificación provisional en el efecto de perdida de tramas sobre la calidad de voz. El impacto es medido en términos de Ie, el factor de deterioro. Este es un numero en la cual 0 significa no deterioro. El valor más grande de Ie significa deterioro más severo. La siguiente tabla de la figura Nº 3-02, es derivado de la G.113 apéndice Iy muestra el impacto de las tramas perdidas en el factor Ie.

      FIGURA Nº 3-02

      Cuando la tasa de perdida de tramas es 2%, el factor Ie es 35 para el estándar G.7

      11. Sin embargo, con PLC el factor Ie es reducido a 7. Note que con una velocidad baja los codec’s tales como el G.729ª y G.723.1, tienen un factor Ie de 11 y 15 respectivamente aun cuando no existe perdida de tramas. Un 2% de perdida de tramas incrementara el factor Ie de 19 a 24 respectivamente.

    3. PERDIDA DE TRAMAS (FRAME LOSS):
    4. RETARDO (DELAY):

    Otra consideración importante en el diseño de una red VoIP es el efecto de retardo. Los efectos causados por el retardo incluyen el Eco y el Talker Overlap. El efecto de retardo en la transmisión de voz es discutido en la ITU G.114.

      • Retardo Algorítmico: este es el retardo introducido por el CODEC y es inherente en el algoritmo de codificación. La siguiente tabla de la figura Nº 3-03, resume los retardos algorítmicos de códigos comunes.

      FIGURA Nº 3-03

      Los algoritmos de compresión usados en los Codec’s analizan un bloque de muestras PCM entregadas por el codificador de voz (voice codec). Estos bloques tienen una longitud variable que depende del codificador, por ejemplo el tamaño básico de un bloque del algoritmo g.729 es 10 ms, mientras que el tamaño básico de un bloque del algoritmo g.723.1 es 30ms. Se muestra un ejemplo de cómo funciona el sistema de compresión g.729 en la siguiente figura Nº 3-04.

      La cadena de voz análoga es digitalizada en muestras PCM, y así mismo entregadas al algoritmo de compresión en intervalos de 10 ms

      FIGURA Nº 3-04

      • Retardo de Paquetización: es el tiempo para llenar un paquete de información (carga útil), de la conversación ya codificada y comprimida. Este retardo es función del tamaño de bloque requerido por el codificador de voz y el número de bloques de una sola trama. En RTP, las muestras de voz con frecuencia son acumuladas antes de ponerlo en una trama para trasmisión para reducir la cantidad de cabeceras (overhead). La RFC 1890 especifica que el retardo de paquetización por defecto debiera ser de 20 ms. Para G.711, esto significa que 160 muestras serán acumuladas y entonces transmitidas en una sola trama. En el otro caso, G.723.1 genera una trama de voz cada 30 ms y cada trama de voz es usualmente transmitida como un simple paquete RTP. Los retardos de paquetización mas comunes se muestran el la figura Nº 3-05.

      FIGURA Nº 3-05

      Cuando cada muestra de voz experimenta, ambos retardos, retardo algorítmico y retardo por paquetización, en realidad los efectos se superponen como se muestra en la figura Nº 3-06.

      FIGURA Nº 3-06

      • Retardo de Serialización: es el tiempo requerido para transmitir un paquete IP, es decir esta relacionado directamente con la tasa del reloj de la transmisión. Por ejemplo, si G.711 es usado y el periodo de paquetización es 20 ms, es decir hay 160 bytes de carga útil en RTP, entonces el tamaño de la trama completa será de 206 bytes asumiendo encapsulación PPP. Para transmitir la trama, requerirá 1.1 ms en una línea T1, 3.2 ms a 512 Kbps, 25.8 ms a 64 Kbps. Además, el retardo de Serialización se presenta cuando los paquetes pasan a través de otro dispositivo de almacenamiento y retransmisión tales como un Router o un Switch. Así, una trama que atraviesa 10 Routers incurrirá en este retardo 10 veces. Los retardos de Serialización para diferentes tamaños de tramas, se muestra en la figura Nº 3-07.

      FIGURA Nº 3-07

      • Retardo de Propagación: es el tiempo requerido por la señal óptica o eléctrica para viajar a través a lo largo de un medio de transmisión y es una función de la distancia geográfica. La velocidad de propagación en el cable es aproximadamente de 4 a 6 ms/Km. Para transmisión satelital, el retardo es 110 ms para un satélite con altitud de 14000 km y 260 ms para un satélite con altitud de 36000 km.
      • Retardo de Componente: estos retardos son causados por varios componentes dentro del sistema de transmisión. Por ejemplo, una trama que esta pasando a través de un Router tiene que moverlo desde el puerto de entrada al puerto de salida a través del backplane. Hay algun retardo minimo a la velocidad del backplane y algunos retardos variables debido al encolamiento y procesamiento en el router.

      En general, las fuentes del retardo se clasifican en dos tipos: retardo fijo que se adiciona directamente al total del retardo de la conexión y retardo variable que se adiciona por demoras en las colas de los buffer. A continuación, en la figura Nº 3-08 se identifican todos los posibles retardos fijos y variables en una red.

      FIGURA Nº 3-08

      1. El primer deterioro causado por el retardo es el efecto de ECO. El Eco puede presentarse

        en una red de voz debido al pobre acoplamiento entre el dispositivo de escucha (earpiece) y el dispositivo de habla (mouthpiece) en el microtelefono. Este es conocido como eco acustico. Tambien puede presentarse cuando parte de la energia electrica es reflejada al abonado llamante por el circuito hibrido en la PSTN. Esto es conocido como Eco hibrido. Cuando el retardo de extremo a extremo de una via es corto, cualquier eco que es generado por el circuito de voz regresara al abonado llamante muy rapidamente y no sera percibido. De hecho, la cancelacion de eco no es necesario si el retardo de una via es menor que 25 ms. En otras palabras, si el eco regresa dentro de los 50 ms, no sera percibido. Sin embargo, el retardo de una via en una red VoIP casi siempre excedera los 25 ms. Entonces la cancelacion de eco es siempre es requerido.

      2. CANCELACION DE ECO:
      3. TALKER OVERLAP:

      Aun con el metodo de cancelacion de eco perfecto, transportando una conversacion de dos vias llega a ser dificultoso cuando el retardo es demasiado grande debido al talker overlap. Este es el problema que ocurre cuando uno de los abonados se superpone a la voz del otro abonado debido al retardo grande. G.114 provee las siguiente lineas con relacion al límite de retardo de una via, y se muestra en la figura Nº 3-09.

      FIGURA Nº 3-09

      1. Cuando las tramas son transmitidas a traves de una red IP, la cantidad de retardo experimentado por cada trama puede diferir. Esto es causado por la cantidad de retardo de encolamiento y tiempo de procesamiento que puede variar dependiendo del tráfico cargado en la red. Sin embargo el gateway fuente genera tramas de voz a intervalos regulares (es decir, cada 20 ms), el gateway destino tipicamente no recibira tramas de voz en intervalos regulares debido al problema del jitter. Esto es ilustrado en la figura Nº 3-10.

        FIGURA Nº 3-10

        En general, la estrategia en comunicación con el problema de jitter es almacenar las tramas recibidas en un buffer tan grande que permita a las tramas mas lentas arrivar a tiempo para ser ubicadas en la secuencia correcta. El jitter mas grande debido a algunas tramas de mayor tamaño, seran almacenadas en el buffer lo cual introduce retardo adicional. Para minimizar el retardo debido al buffering, muchas aplicaciones usan un buffer jitter adaptivo. En otras palabras, si la cantidad de jitter en la red es pequeño, el tamaño del buffer sera pequeño. Si el jitter se incrementa debido al aumento del tráfico en la red, el tamaño del buffer de destino se incrementara automaticamente para compensarlo. Por consiguiente, el jitter en la red empeorara la calidad de voz en la magnitud que crece el retardo de extremo a extremo debido al buffer de destino.

      2. VARIACION DEL RETARDO (JITTER):
      3. RETARDO TOTAL (DELAY BUDGET):

      La figura Nº 3-11, muestra un ejemplo de una red VoIP y las fuentes de retardo.

      FIGURA Nº 3-11

      El retardo total puede ser calculado, como muestra la tabla de la figura Nº 3-12, asumiendo un retardo de extremo a extremo deseado de 150 ms, se tiene:

      DISPOSITIVO

      RETARDO (ms)

      G.723.1 (retardo algorítmico)

      37.5

      G.723.1 (retardo de paquetización)

      30

      Retardo de Serialización (dos T1’s)

      2

      Retardo de propagación (5000 km de fibra)

      25

      Retardos de componentes

      2

      Total retardo fijo

      96.5

      Limite de retardo aceptable

      150

      Jitter (150 ms – 96.5 ms)

      53.5

      FIGURA Nº 3-12

      En este ejemplo, el retardo total fijo calculado es de 96.5 ms. La presencia de jitter añadirá al retardo de extremo a extremo. ¿Hasta que valor de jitter el sistema puede tolerar? Si el retardo deseado de extremo a extremo es de 150 ms, el jitter máximo que puede tolerar el sistema es de 53.5 ms. La suposición es que el jitter será compensado por un buffer de destino (playout buffer) el cual puede retardar las tramas hasta 53.5 ms. Sin embargo, este ejemplo asume que se conoce la topología exacta de la red, y entonces se pudo calcular todos los componentes de retardos. En el próximo ejemplo de la figura Nº 3-13, asumimos que los gateway’s de voz están conectados vía un servicio VPN ofrecido por un ISP.

      FIGURA Nº 3-13

      El retardo limite de Internet puede ser calculado, como muestra la tabla de la figura Nº 3-14, asumiendo un retardo de extremo a extremo deseado de 150 ms, se tiene:

      DISPOSITIVO

      RETARDO (ms)

      G.723.1 (retardo algorítmico)

      37.5

      G.723.1 (retardo de paquetización)

      30

      Retardo total en el gateway

      67.5

      Limite de retardo aceptable

      150

      Retardo limite de Internet (150 ms – 67.5 ms)

      82.5

      FIGURA Nº 3-14

      En este ejemplo, podemos identificar solo los retardos debido a los dos gateways. Para mantener el retardo deseado de 150 ms, el retardo introducido por el ISP no debe exceder los 82.5 ms. Notar que esto representa ambos retardos fijos y variables. En otras palabras, el retardo mínimo a lo largo de la ruta VPN pudiera ser 50 ms. El jitter máximo que el sistema puede tolerar será de 32.5 ms, el cual será compensado por el buffer de destino (playout buffer). Hoy, muchas ISP’s ofrecen el servicio VPN con un SLA (Service Level Agreement). Un SLA típicamente garantizara un cierto retardo round-trip entre sitios.

    1. FUENTES DE RETARDO:
  1. ARQUITECTURA CENTRALIZADA:
Partes: 1, 2

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