Fundamentos de la VoIP - ToIP: Voz sobre IP y Telefonía sobre IP

Fundamentos de la VoIP - ToIP

Voz sobre IP (VoIP), Voice over IP, es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de redes TCP/IP. El tráfico de VoIP puede circular por cualquier red TCP/IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet. Esto significa que se envía la señal de voz (digitalizada) en paquetes, en lugar de enviarla a través de circuitos telefónicos como en la RTPC/PSTN (Red Telefónica Pública Conmutada/Public Switched Telephone Network). Telefonía sobre IP (ToIP) es el conjunto de nuevas funcionalidades o de telefonía que se pueden ofrecer gracias al envío de la voz sobre el protocolo IP en redes de datos TCP/IP. VoIP es la tecnología, mientras que ToIP es el servicio telefónico que utiliza la tecnología VoIP.

Diferencias entre la Telefonía IP y la Telefonía tradicional

En una llamada telefónica tradicional, la central telefónica establece una conexión permanente entre ambos interlocutores, que transporta las señales de voz. En una llamada telefónica por IP, los paquetes de datos contienen la señal de voz digitalizada y comprimida, y se envían a través de Internet o Red de Datos a la dirección IP del destinatario. Cada paquete puede utilizar un camino distinto para llegar, y comparte el mismo medio en la red de datos. Cuando llegan a su destino, los paquetes son ordenados y convertidos de nuevo en señal de voz.

Funcionamiento de una central IP-PBX

PBX son las siglas de Private Branch Exchange, la cual es una red telefónica privada utilizada como central telefónica dentro de una empresa. Los usuarios de la central telefónica PBX comparten un número definido de líneas telefónicas para poder realizar llamadas externas. Un sistema telefónico basado en VoIP se conforma por uno o más teléfonos IP, un servidor de central IP (IP-PBX) y opcionalmente una Pasarela VoIP (Gateway VoIP). El servidor es similar a un servidor Proxy, sobre el que está rodando un software operativo que proporciona el servicio telefónico (por ejemplo Asterisk). Los teléfonos, ya sean físicos o virtuales, se registran en el servidor de la central IP y cuando desean realizar una llamada, solicitan a la central IP que establezca la conexión. La central IP posee un directorio de todos los teléfonos y usuarios con su correspondiente dirección, y puede conectar una llamada interna o encaminar una llamada externa a través de una pasarela VoIP.

Tipos de Medios de Comunicación en la Telefonía IP

Utilizando VoIP existen más de una forma de realizar una llamada, cada una de ellas se pueden comunicar entre sí, mientras exista un canal de comunicación IP entre ellos; lo que los hace diferentes son ciertas funcionalidades y el dispositivo o medio utilizado. Vamos a analizar las distintas opciones que nos presenta esta tecnología:

• ATA: (Analog Telephone Adaptor)
• Teléfonos IP (Hardphones): Estos teléfonos son similares a los teléfonos convencionales, pero en lugar de tener un conector RJ-11 para conectar a las líneas de teléfono convencional, usan un conector RJ-45 para acceder directamente al punto de la red de datos y tienen todo el hardware y software necesario para manejar correctamente las llamadas VoIP.
• Teléfonos IP (Softphones): Entre ordenadores. Todo lo que se necesita es un micrófono, altavoces, una tarjeta de sonido y un programa de Teléfono Virtual (Softphone); además de una conexión a la red o Internet. En una llamada telefónica por IP, nuestra voz se digitaliza, se comprime y se envía en paquetes de datos IP. Cuando alcanzan su destino, son ensamblados de nuevo, descomprimidos y convertidos en la señal de voz original.

Codecs

La voz ha de digitalizarse para ser transmitida por la red IP. Para ello se utilizan los codecs, los cuales realizan la codificación y compresión del audio antes de su transmisión, y luego su decodificación y descompresión en recepción, para entregar una señal audible.

G.711: Estándar de la UIT-T para la digitalización de audio en telefonía fija. Representa las señales de audio mediante muestras codificadas en una señal digital con tasa de muestreo de 8.000 muestras por segundo con un flujo de datos de 64 kbps. Existen dos tipos: Ley μ (μ-law), usado sobre todo en Norte América y Japón, y Ley A, usado en Europa y en el resto del mundo. G.723, G726, G729: Estándares de la UIT. Existen otros muchos más códecs, tales como GSM, iLBC, Speex, etc. Los parámetros más importantes de un codec son los siguientes: Bit Rate, Sampling Rate, Frame Size y MOS (calidad del codec de 1 a 5).

Protocolos de VoIP

Para establecer una llamada entre dos dispositivos de VoIP, es necesaria la utilización de una serie de reglas predefinidas llamadas Protocolos de Comunicación.

Protocolos de Señalización

Cumplen funciones similares a sus homólogos en la telefonía tradicional, es decir, tareas de establecimiento de sesión, control del progreso de la llamada, etc.

Protocolos de Transporte de Voz

Se denomina RTP (Real-time Transport Protocol) y su función es transportar la voz con el menor retraso posible. Este protocolo entra a funcionar una vez que el protocolo de señalización ha establecido la llamada entre los participantes. Cada paquete RTP contiene una muestra pequeña de la conversación de voz. El tamaño del paquete y el tamaño de la muestra de voz, dentro de dicho paquete, dependerán del CODEC utilizado. En la cabecera RTP se incluye información para identificar y gestionar cada llamada, de forma individual, desde un extremo a otro. Esta información incluye una estampación de tiempo, un número de secuencia y datos para la sincronización. Una variante de RTP es RTP comprimido (cRTP), que elimina mucha de la información de la cabecera del paquete, optimizando así el proceso de la transmisión. Como la cabecera de UDP y RTP se reduce a un máximo de 4 bytes, no hay lugar para añadir en la cabecera la dirección IP. Por lo tanto, el paquete no puede ser enrutado y solo puede utilizarse en enlaces donde no resulte necesario direccionamiento IP (enlaces WAN, punto a punto).

Protocolos de Plataforma IP

En esta categoría agruparemos a los protocolos básicos en redes IP y que forman la base sobre la cual se añaden los protocolos de voz anteriores. En estos protocolos podríamos mencionar a Ethernet, IP, TCP y UDP.

Calidad de Servicio en la Telefonía IP

El auge de la telefonía IP es algo evidente y la principal razón es el reaprovechamiento de los recursos y la disminución en el coste de llamadas a través de Internet. Sin embargo, si de algo adolece todavía la VoIP es de la calidad de los sistemas telefónicos tradicionales. Los problemas de esta calidad son muchas veces inherentes a la utilización de la red (Internet y su velocidad y ancho de banda) y podrán irse solventando en el futuro. Para ello debemos conocer los problemas que se producen y sus soluciones. Los principales problemas en cuanto a la calidad del servicio (QoS) de una red de VoIP son la Latencia, el Jitter, la pérdida de paquetes y el Eco.

Pérdida de paquetes: Es la tasa de pérdida de paquetes. Representa el porcentaje de paquetes transmitidos que se descartan en la red. Estos descartes pueden ser producto de alta tasa de error en alguno de los medios de enlace o por sobrepasarse la capacidad de un buffer de una interfaz en momentos de congestión. Los paquetes perdidos son retransmitidos en aplicaciones que no son de Tiempo Real.