Codecs utilizados en VoIP

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Los codecs más utilizados para transmitir Voz sobre IP son los siguientes:

G.711
Este codec es un estándar de la ITU-T, codifica la voz a 64 Kbps utilizando PCM. G.711 usualmente esta descrito como un descompresor que utiliza la misma frecuencia de muestreo de la telefonía tradicional, además este codec posee una calificación MOS de 4.2, sin embargo utiliza una gran cantidad de ancho de banda para su transmisión, puede ser utilizado en entornos LAN por ejemplo teléfonos IP conectados en redes de 100Mbps . Existen 2 algoritmos principales que definen este estándar, el algoritmo mu-law (utilizado en Norte América y Japón) y el algoritmo a-law (utilizado en Europa y el resto del mundo).

G.729
Este codec es un estándar de la ITU-T, codifica la voz a 8 Kbps utilizando CS-ACELP (predicción lineal de código algebraico ex citado en estructura conjugada), G.729 posee una frecuencia de muestreo de 8 KHz y utiliza un tamaño de cuadro de 10ms. Este codec posee una calificación MOS de 4.0. Este es el codec habitualmente utilizado en aplicaciones de Voz sobre IP, debido a que brinda una alta compresión, esto quiere decir que utiliza poco ancho de banda para su transmisión, dicho de otra manera, tiene el balance justo entre una buena calidad de voz (sonido) y eficiencia en el uso de ancho de banda.

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G.723
Este codec es un estándar de la ITU-T, presenta un algoritmo de baja tasa de compresión, posee dos versiones, 5.3 Kbps, 6.4 Kbps , G.723 brinda bajo ancho de banda para su transmisión. Este codec posee una calificación MOS de 3.9. Este codec es adecuado en conexiones WAN de bajo ancho de banda.

Ancho de banda aproximando utilizado e n una llamada externa

Ancho de banda aproximando utilizado en una llamada externa

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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Funcionamiento de los codecs en VoIP

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Los codecs trabajan utilizando algoritmos avanzados permitiendo tomar las muestras, ordenas, comprimir y empaquetar los datos. El algor itmo más común en aplicaciones VoIP es el algoritmo CS-ACELP (Conjúgate Structure Algebraic Code Excite d Linear Prediction ), este algoritmo también ayuda a organizar el anch o de banda disponible. En el anexo B del algoritmo CS-ACELP aplica una regla en comunicaciones VoIP, la cual indica que: si nadie está transmitiendo, no mandar ninguna información, consiguiendo una gran eficiencia, característica de las redes basadas en la conmutación de paquetes.

Los codecs cumplen el trabajo de convertir las seña les analógicas a un flujo de bits digitales, tomando muestras de la señal de voz (audio) miles de veces por segundo, lo que se conoce como Muestreo ( sampling ), por ejemplo, el codec G.711 toma 8,000 muestras por segundo, convirtiendo cada pequeña muestra a un formato digital, es decir las muestras se convierten en un flujo de bits ( bitstream ) digitales. Adicionalmente a la conversión el codec también comprime el flujo de bits, y para su transmisión se los divide en unidades de información denominados paquetes

En el proceso de conversión, existen muchas formas de transformar la señal analógica de la voz a información digital, los cual es se rigen por varios estándares. El proceso de conversión generalmente se basa en la modulación por impulsos codificados (MIC o PCM por sus siglas en Inglés Pulse Code Modulation ), o en alguna variante.

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Para comprender de mejor manera los principales parámetros que caracterizan un codec, se analizará brevemente el funcionamiento del codec G.711, este codec para la conversión utiliza PCM , el cual se basa principalmente en tres procesos:

• Muestreo ( sampling ). Toma valores instantáneos de una señal analógica en intervalos iguales de tiempo, a estos valores tomados se los denomina muestras.
• Cuantificación ( quantization ). Asigna valores discretos a las amplitudes de las mu estras.
• Codificación ( codification ). Representa una muestra cuantificada en un número bi nario, es decir mediante códigos preestablecidos, la señal analógica se tran sformará en un tren de impulsos de señal digital (sucesión de ceros y unos).

En el otro extremo de la comunicación, un códec idéntico convierte el flujo de bits digitales en una señal analógica, es decir las 8,00 0 muestras son reconstruidas, los pedazos de audio que se perdieron entre el medio de estas muestras, son tan pequeños que es imposible ser percibido por el oído humano, prácticamente se escucha como una sucesión continua de audio. La frecuencia de muestreo (fm) e n VoIP depende del codec que se esté utilizando, por lo general existen las siguientes frecuencias de muestreo:
• 64.000 muestras por segundo (fm = 64 kHz).
• 32.000 muestras por segundo (fm = 32 kHz).
• 8.000 muestras por segundo (fm = 8 kHz).

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Codecs voip

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Un codec, que proviene del Inglés coder-decoder, (c odificador / decodificador) convierte las señales analógicas a un flujo de bits ( bitstream ) digitales (formato de audio digital), y otro codec idéntico en el otro extremo de la comunicación convierte el flujo de bits digitales en una señal analógica, para poder r eproducir la señal. Básicamente VoIP se fundamenta en la conversión de señales analógica

Codec convierte las señales analógica

Codec convierte las señales analógica

En el mundo de VoIP, los codecs se utilizan para co dificar la voz para su transmisión a través de redes IP. Codecs en VoIP también se les conoce como vocoders, para «codificadores de voz». Los codecs generalmente ofr ecen una capacidad de compresión para ahorrar ancho de banda de red. Algunos codecs también apoyan la supresión de silencio, donde el silencio no está codificado o tr ansmitido.

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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Calidad de servicio (QoS) Latencia, Retardo

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Retardo

El Retardo es el tiempo de tránsito que necesitan l os paquetes en recorrer su distancia, desde el origen hacia el destino y vuelt a. Los usuarios tienen la capacidad de mantener una conversación cómodamente aunque exista cierto retardo, no obstante puede llegar a un umbral en el cual empieza a ser incómod o para mantener una conversación.

Latencia

La Latencia se puede definir como los retardos acumulados, por ejemplo: existen retardos en los switches (proceso store and forward ), retardos de procesamiento (se realiza cambios en los encabezados de los paquetes), entre otros. Adicionalmente se añaden los retardos propios sobre el proceso de compresión vocal.

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La latencia se define técnicamente en VoIP, como la cantidad de tiempo necesario para transmitir un paquete desde el origen hasta el destino. Se trata de un retardo de extremo a extremo que se produce en el intercambio de información entre dos nodos. Simplemente, puede ser referido como la velocidad d e la red que puede afectar la calidad general del servicio. Las comunicaciones en tiempo real como VoIP son sensibles a este efecto, es un problema frecuente en enlaces lentos o congestionados.

* Valores recomendados La Latencia entre extremo a extremo de la comunicac ión, se recomienda ser inferior a 150 ms.
* Potenciales soluciones Generalmente depende de los equipos por los que atraviesan los paquetes, es decir, de la red propiamente dicha. Se podría reservar un ancho de banda desde el origen hacia el destino, también señalizar los paquetes con valores de TOS (Tipo de Servicio), para priorizar el trafico de tiempo real.

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

DataCenter VoIP

Los edificios que alojan a los servidores en Europa y Estados Unidos son los centros de datos más ecológicos y fueron construidos como idea de almacén de datos. La ubicación estratégica en Europa central y en Estados Unidos son las ventajas principales.

Los Data Centers están perfectamente situados para garantizar conexiones rápidas a todos los territorios de Europa y América para que todos los clientes se beneficien de la mejor calidad en el servicio brindado. Por otra parte, el edificio que está situado en Europa se encuentra en una de las zonas más ricas de agua subterránea, lo que abre la posibilidad a ServerVoIP de realizar un innovador, ecológico y único sistema de refrigeración de forma natural.

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch

Calidad de servicio (QoS) en VoIP

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Calidad del servicio QoS

Calidad del servicio QoS

Con el paso del tiempo, se podría pensar que VoIP l ograría reemplazar a la red de telefonía tradicional (PSTN), por lo tanto los clie ntes necesitan recibir la misma calidad de transmisión de voz que reciben con los servicios de telefonía básica, esto significa una consistente alta calidad en la transmisión de voz. Al igual que otras aplicaciones en tiempo real, VoIP es extremadamente sensible al ancho de b anda y a los retrasos.

Las transmisiones de VoIP para ser inteligibles al receptor, es decir para que pueda entender el receptor necesita que: no exista perdid as de paquetes de voz, tampoco debería existir un retardo excesivo, ni sufrir variaciones de retardos (conocido como Jitter ), por ejemplo los siguientes estándares deben cumplirse:

• El codec por defecto G.729, requiere la pérdida de paquetes por lo menos de 1 por ciento para evitar errores audibles. Idealmente, no debería haber ninguna pérdida de paquetes en VoIP.
• La especificación ITU G.114 recomienda un retardo, inferior a 150 milisegundos (ms) en una vía o en un solo sentido, de extremo a extremo, para obtener alta calidad en tráfico de tiempo real, como la voz. Par a llamadas internacionales, en un solo sentido, retardo de hasta 300 ms es aceptable, especialmente para transmisiones vía satélite. Este retraso en un solo sentido posee un retardo de propagación, en consideración al tiempo que necesit a la señal en recorrer su distancia
• Jitter buffers (para compensar la variación de reta rdo) añade aún más el retardo de extremo a extremo, y son generalmente efectivos solo en variaciones de retardo inferior a 100 ms. Por lo tanto el Jitter debe ser minimizado.

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VoIP puede garantizar una alta calidad en la transmisión de voz, si los canales de señalización y de audio, tienen prioridad sobre otr os tipos de tráfico de la red. Para que los usuarios reciban un nivel aceptable de calidad de l a voz, el tráfico de VoIP debe garantizar ciertas compensaciones de: ancho de banda, latencia , y requisitos de Jitter. QoS asegura que los paquetes de voz de VoIP reciban el tratamie nto preferencial que requieren.

En una red VoIP presenta ciertos problemas con resp ecto a la calidad de servicio (QoS), los principales son: la Latencia, el Jitter, el Eco, y pérdida de paquetes. Estos problemas son resueltos mediante diversas técnicas, que se analizarán en los siguientes temas del presente capitulo. Estos problemas se ori ginan principalmente por dos factores:

• La red de internet es un sistema fundamentado en la conmutación de paquetes, es decir los paquetes pueden viajar por el mejor camin o entre dos puntos, donde siempre tienen más de un camino o ruta disponible, con mayores opciones por donde llegar a su destino (característica intrínsec a de las redes IP), por lo tanto se puede producir efectos de pérdida de paquetes o Jit ter.

• En las comunicaciones VoIP se transportan los datos en tiempo real, por lo tanto se producen efectos como: eco, pérdida de paquetes, re tardos, latencia, los cuales pueden llegar a ser muy incómodos para mantener una conversación. Por lo tanto deben ser minimizados.

Tomado de:
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Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

Elementos fundamentales en una arquitectura Voip

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Los Principales elementos en una arquitectura VoIP son los siguientes:

Gateway

El Gateway es un elemento fundamental en las redes VoIP, su objetivo fundamental es acoplar la red de datos IP con la Red Telefónica Publica Conmutada RTPC (PSTN Public Switched Telephone Network ) y también con redes de telefonía tradicional.

Servidor / Gatekeeper / Servidor SIP / Agente de llamadas

El Gatekeeper es un elemento optativo en la red, pe ro cuando disponemos de este elemento, los demás elementos tienen que utilizar s us funciones administrativas, de gestionar y controlar los recursos de la red, sopor ta enrutamiento de llamadas. Dependiendo del sistema en el cual se encuentre bas ado este elemento obtiene su nombre, es decir en un sistema en el cual se encuen tre basado en H.323 el servidor se lo conoce como Gatekeeper, en un sistema SIP: servidor SIP, en un sistema MGCP o MEGACO: Agente de llamadas ( Call Agent ), estos sistemas se estudiarán más adelante.

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Terminales VoIP

Un teléfono IP es un equipo terminal que naturalmen te soporta VoIP, en cual podría conectarse directamente a una red de dados IP. Entendiendo que una red de datos IP puedes ser: una red IP privada, la red de Internet, o una red Intranet, definitivamente, la r ed de datos IP proporciona conectividad entre todos los terminales

Elementos fundamentales de una red VoI

Elementos fundamentales de una red VoI

Agente de Usuario

Los terminales de telefonía IP poseen indudablement e cierta inteligencia, que es suministrada por un Agente de Usuario (UA), se fund amenta en un programa informático el cual siempre se encuentra en estado activo, expr esado en otras palabras los Agentes de Usuario (UA) son las entidades que se encuentran al final de la red, y son los que “conversan” con otras entidades. Los Agentes de Usu ario son los que inician y finalizan las sesiones o comunicaciones, empleando mensajes para solicitar algún servicio, además están en la capacidad de responder solicitudes y ta mbién solicitan respuestas.

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Principio de funcionamiento de la VoIP

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La Voz sobre IP no está basada en la conmutación de circuitos, en la cual establece un circuito físico o canal dedicado como en la red telefónica convencional, a diferencia que la VoIP está basada en la conmutación por paquetes , en la cual se establece un circuito virtual, por el cual se envían múltiples comunicaciones por medio del mismo canal o circuito virtual, esto implica un uso más eficiente de la red, optimizando recursos de infraestructura, ancho de banda, se logra prestar m ás servicios de telecomunicaciones.

En la Conmutación de paquetes , la información a transmitir se divide en unidades de información llamados paquetes, en los cuales se aum enta información relevante (la dirección a la que se dirige y la dirección del ori gen del paquete, dicho de otra manera dirección origen y dirección destino).

Estos paquetes viajan por flujos independientes, no existe una ruta predeterminada, es decir los paquetes pueden viajar por el mejor ca mino entre dos puntos, donde siempre tienen más de un camino o ruta disponible, con mayo res opciones por donde llegar a su destino, esto es una característica intrínseca de las redes IP , cuando los paquetes ya han llegado a su destino son re ensamblados para recons truir la información original, por lo tanto se puede mencionar que la conmutación por paq uetes es más inteligente en aprovechar los recursos de la red.
Existen dos procesos básicos para el funcionamiento de la VoIP estos son:
• Conversión de la señal analógica en formato digital .
• Compresión de la señal digital y divida en paquetes .

Procesos básicos de la VoIP, conversión

Procesos básicos de la VoIP, conversión

En la Voz sobre IP se convierte la señal de voz ana lógica del teléfono en digital es decir la digitalizamos de manera muy eficiente, med iante un convertidor análogo/digital (ADC analog to digital converter ), la información a transmitir se divide en unidade s de información (paquetes) a través de la red IP, al mo mento que el paquete llega a su destino se realiza el proceso inverso, es decir la reconver sión mediante un convertidor digital/análogo (DAC digital to analog converter )

Conversión mediante ADC y reconversión

Conversión mediante ADC y reconversión

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El funcionamiento comienza con la digitalización de la señal de la voz análoga del teléfono, por ejemplo aplicando PCM ( Pulse Code Modulation ) con un codec codificador- decodificador obteniendo muestras PCM, estas muestr as pasan el algoritmo de compresión, en donde la información es comprimida y además para poder transmitir se divide en unidades de información, es decir en paquetes, que viajan a través de redes IP, posteriormente a la nube red IP se realizan el mism o proceso en sentido inverso

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SIP Telefonía e IVR (Respuesta Automática)

¿Por qué elegir el protocolo SIP y no otro protocolo?

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Oportunidades con SIP

El protocolo SIP es un estándar para la comunicación de persona a persona, que le permite beneficiarse del servicio de telefonía I P, mensajería instantánea, presencia, videoconferencia, intercambio de archivo s instantáneamente, entre otros. Ya que es un estándar abierto que solo la im aginación es lo que limita a la gran variedad de aplicaciones que los proveedores d e todo el mundo pueden dar.

Estándar vs propiedad tecnológica de cada protocolo

Existen muchos protocolos para la tecnología VoIP y telefonía IP. Algunas marcas utilizan la propiedad tecnológica, la cual p rohíbe a los usuarios mezclar y combinar productos de diferentes fabricantes. SIP e s un estándar mundial abierto. La elección de productos basados en el est ándar SIP asegura que se pueden mezclar productos de diferentes fabricantes y que va a ser parte del mundo VoIP en el futuro.

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SIP vs H.323, MGCP, y otros protocolos

SIP es un protocolo nuevo, y más simple que el prot ocolo H.323, y mucho más adecuado para VoIP y otras aplicaciones de internet . Por lo tanto se observará una gran cantidad de aplicaciones basadas en SIP qu e en H.323. MGCP es un protocolo basado en ideas de un simple teléfono tra dicional, donde el operador tiene el control total. SIP permite a los usuarios finales tener un control total.

SIP es el futuro

Más y más empresas y organizaciones alrededor del m undo eligen equipos compatibles con SIP, Gartner Group estimó que en el año 2008, el 90% de todas las redes de telefonía corporativa serán habilitada s para IP y se basan en el protocolo SIP.

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

Emprendiendo en la Telefonía por Internet

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Desventajas al Usar la Telefonia por Internet (VoIP)

Ventajas de Voz sobre IP

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Las principales ventajas de la tecnología Voz sobre IP son las siguientes:

* Voz sobre IP permite transmitir más de una llamada telefónica por el mismo canal o circuito virtual, optimizando recursos de i nfraestructura, ancho de banda. De esta manera es más sencillo incrementar una líne a de telefónica para el hogar u oficina.

* VoIP proporciona movilidad, es decir es extremadame nte flexible, en VoIP es independiente la ubicación del usuario, el usuario puede llevar su teléfono VoIP a cualquier lugar, siempre y cuando disponga de una conexión a la Internet, estará en la capacidad de recibir llamadas.

* Si se desea implementar un sistema telefónico compl eto, con VoIP no existe la necesidad de instalar un cableado telefónico dedica do, porque funciona por medio de la red informática existente. De la misma manera no es necesario instalar módems especiales de voz o tarjetas de tel efonía

Tomado de:
Victor Hugo, L.Ch.(2011). Análisis de la paquetización de voz sobre ip, empleando el protocolo de inicio de session SIP con back to back user agent (B2BUA) en un aplicación sobre redes wi-fi. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica del Ejercito. Sangolquí, Ecuador.

Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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Bancos en Ecuador para Alquilar un VoIPSwitch Server

Beneficios de VoIP (Voz sobre IP) y la telefo nía IP

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Las principales razones de las empresas, organizaciones y consumidores para elegir la telefonía IP en lugar de la telefonía tradicional son las siguientes:

Efectividad en costos Las empresas nacionales y organizaciones pueden aho rrar hasta un 30-40% de sus gastos de teléfono utilizando VoIP. Las empresa s internacionales pueden ahorrar drásticamente más, quizás hasta un 90%.

Funcionalidad La telefonía IP es solo el comienzo. Con Voz sobre IP se puede beneficiar de la videoconferencia, mensajería instantánea, presencia , compartir archivos instantáneamente, entre otros.

Administración / Control Con la telefonía tradicional (POTS) es el operador quien controla lo que puede y no puede hacer, y quien cobra incluso por una peque ña configuración del sistema. Con VoIP se podría tener el control comple to al instante.

Trabajo con mayor eficiencia Con VoIP se puede dirigir las llamadas entrantes pa ra satisfacer necesidades específicas y forma de trabajo. Por ejemplo en un i nstante su oficina puede convertirse en centro de llamadas ( Call Center ).

Tomado de:
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Fuente:
http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4845/1/T-ESPE-032947.pdf

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DataCenter VoIP

Los edificios que alojan a los servidores en Europa y Estados Unidos son los centros de datos más ecológicos y fueron construidos como idea de almacén de datos. La ubicación estratégica en Europa central y en Estados Unidos son las ventajas principales.

Los Data Centers están perfectamente situados para garantizar conexiones rápidas a todos los territorios de Europa y América para que todos los clientes se beneficien de la mejor calidad en el servicio brindado. Por otra parte, el edificio que está situado en Europa se encuentra en una de las zonas más ricas de agua subterránea, lo que abre la posibilidad a ServerVoIP de realizar un innovador, ecológico y único sistema de refrigeración de forma natural.

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Idiomas VoIPBox del Software VoIP Switch