Aplicaciones en tiempo real: La capacidad de las redes en sistemas LAN y WAN ha aumentado considerablemente en estos últimos tiempos. Años atrás, los enlaces no superaban los 2 Mbps, mientras que hoy, las redes operan a 155 Mbps o más.
Esta rápida introducción de redes de alta velocidad ha motivado el desarrollo de nuevas aplicaciones que han sido altamente asimiladas por los usuarios quienes han experimentado cambios, a nivel individual y de empresa, en la forma de operar. La demanda por utilizar estos sistemas de comunicación ha sido también consecuencia del desarrollo de computadores de alta capacidad y de programas con interfaces gráficas adecuadas y simples de usar.
Condiciones de Red y características de tráfico en tiempo real
Las características más importantes de una red física son el ancho de banda y el retardo. El ancho de banda queda determinado por la capacidad de los enlaces físicos que se utilicen, mientras que el retardo dependerá de la tecnología utilizada, el largo de los enlaces y el número y la capacidad de los enrutadores que procesen los datos. Sin embargo, dada la estructura con que está diseñada la red Internet, con la congestión aparecen efectos negativos para la transmisión de datos.
Cada enrutador está implementado con un sistema de buffer que permite almacenar y procesar cierto volumen de tráfico. Si la carga aumenta, los buffer se llenan produciendo pérdidas y retraso de paquetes. Dado que el enrutamiento es dinámico, existe la posibilidad que los paquetes tomen caminos diferentes provocando desorden en los datos y jitter , variación en el tiempo de llegada entre paquetes sucesivos.
Es posible clasificar dos tipos de tráfico en la red dependiendo del tipo de aplicación. Se denomina tráfico elástico al tráfico correspondiente a servicios que no se ven muy afectados por las condiciones de la red. Internet fue diseñado para este tipo de tráfico y, en volumen, corresponde a la mayoría de la carga transmitida. Ejemplo de estas aplicaciones son correos electrónicos, transferencia de archivos, etc.
El protocolo de transporte ideal para estas aplicaciones es TCP pues ofrece un servicio confiable orientado a conexión. Por otro lado, se denomina tráfico inelástico al tráfico generado por servicios susceptibles a las condiciones de red como aplicaciones en tiempo real.
Las propiedades de red deseables para este tipo de tráfico son: bajo jitter ; baja latencia; poder integrar tráfico elástico e inelástico; ancho de banda constante; adaptación a los cambios dinámicos de la red; mínima utilización de requerimientos de buffer dentro de la red; baja carga adicional producto de encabezados de protocolos; baja carga computacional en componentes de red, etc. Estos requerimientos son difíciles de entregar en una red como Internet, pues ni TCP ni UDP ofrecen servicios adecuados para este tipo de tráfico.
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Calidad de Servicio
Dado que los protocolos TCP y UDP no son completamente apropiados para aplicaciones en tiempo real, es necesario desarrollar metodologías que permitan mejorar la calidad de servicio ( Quality of Service , QoS) de estas aplicaciones. En los últimos años, se han instalado medios de transmisión de alta capacidad, como fibra óptica, que han permitido reducir los retardos considerablemente a niveles aceptables, por lo que los factores de red que deben ser analizados son el jitter , el desorden de paquetes y la pérdida de paquetes.
Para los dos primeros, es posible dar robustez a la transmisión de voz usando buffers adaptivos. Sin embargo, solucionar el efecto de pérdida de paquetes en la aplicación implica un desafío mayor. Se han planteado dos enfoques distintos para solucionar este problema. Uno de ellos es modificar la estructura de red de modo de proporcionar servicios diferenciados a aplicaciones distintas.
El segundo enfoque es implementar en las aplicaciones mecanismos de recuperación de información a través de interpolación, retransmisión o redundancia. Arquitectura de servicios integrados La cantidad de tráfico correspondiente a aplicaciones de multimedia y de tiempo real presumiblemente seguirá aumentando por lo que las redes deberán ser capaces de dar soporte a estos servicios. Esto involucra la necesidad de controlar la congestión de tráfico y de proveer diferentes niveles de QoS a diferentes aplicaciones.
En respuesta a estos requerimientos, se desarrolló una arquitectura de servicios integrados ( Integrated Services Architecture, ISA), que implementó nuevos protocolos que funcionan en distintas capas. Las principales innovaciones se presentan a continuación.
Protocolo de reserva de recurso
El protocolo de reserva de recursos ( Resource Reservation Protocol, RSVP), permite a los usuarios tanto reservar capacidad en la Internet como especificar los requerimientos de red en términos de ancho de banda y retardo.
Este protocolo es implementado a nivel de enrutadores, entre los cuales se establece conexión para reservar recursos que permitan mantener la QoS sobre cierto nivel. Junto con el protocolo RSVP, la arquitectura ISA contempla otros componentes que deben ser implementados en los enrutadores. Uno de ellos es el bloque de admisión de control ( admission control ), el cual permite determinar si hay suficientes recursos disponibles para el tráfico que requiere esa QoS.
Otro bloque es el de gestión ( management agent ), que permite incorporar control de normas en el uso de los recursos. Estos, junto a otros bloques, permiten a nivel de enrutadores ofrecer QoS a las aplicaciones. Con estas herramientas es posible discriminar en enrutadores el servicio ofrecido a tráfico elástico y a tráfico inelástico. Para que estos protocolos puedan ser utilizados por los usuarios, todos los enrutadores involucrados en la transmisión deben tener implementado esta nueva estructura, lo que hoy en día sólo es posible en redes privadas.
Protocolo de tiempo real (RTP)
El protocolo de tiempo real ( Real Time Protocol , RTP), provee funcionalidades apropiadas para la transmisión en tiempo real de aplicaciones como video y audio sobre servicios entre dos ( unicast ) o entre varios ( multicast ) equipos. El protocolo RTP, no provee reserva de recursos ni garantiza QoS, pero permite monitorear la recepción de datos y controlar e identificar el tipo de servicio ofrecido. Su diseño es independiente de los protocolos utilizados en la capa de red.
Estandarización de sistemas de Multimedia
Grupos de investigación, como empresas y universidades, han invertido valiosos recursos en desarrollar y perfeccionar sistemas de multimedia, ya que el potencial que se espera de estas tecnologías es enorme. Las aplicaciones más importantes sin lugar a duda son la transmisión de voz, audio y video. Si cada una de estas tecnologías fuese desarrollada e implementada en forma independiente, sería muy complicado interconectar sistemas, por lo que se han creado estándares. Una de las instituciones líderes en sistemas de multimedia es la ITU-T ( International Telecommunication Union, Telecomunication Standardization sector ).
Esta institución está dividida en grupos de estudios, los cuales cubren una gama enorme de temas relacionados con el correcto funcionamiento de equipos y servicios del área de telecomunicaciones. Los tópicos incluyen sistemas y servicio de multimedia, operación de redes y servicios, principios de contabilidad y tarifas, redes de datos, etc.
Los estándares producidos por ITU-T son ordenados en series, siendo la G ( Transmission systems and media, digital systems and networks ) y la H ( Audiovisual and multimedia systems ) las más importantes para aplicaciones de multimedia sobre la Internet. La serie G incluye sistemas de codificación de voz, características de medios de transmisión, redes digitales etc. La serie H incluye sistemas y terminales para servicios audiovisuales, codificación de video, servicio s adicionales para multimedia, etc.
Tomado de:
Hunter, A. (2007). Diseño e implementación de experiencias docentes para el servicio de voz sobre IP, mediante la utilización de la plataforma asterisk IPBX (tesis de pregrado). Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.
Fuente:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/bmfcih939d/doc/bmfcih939d.pdf
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