Como funciona VoIP?

Años atrás se descubrió que mandar una señal a un destino remoto podía hacerse también de manera digital: antes de enviar la señal se debía digitalizar con un ADC ( Analog to Digital Converter), transmitirla y en el extremo de destino transformarla de nuevo a formato análogo con un 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 Modulation) por medio del CO dificador/ DEC odificador de voz (CODEC). Las muestras PCM son pasadas al algoritmo de compresión, el cual comprime la voz y la fracciona en paquetes 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 2.7

Figura 2.7. Flujo de un circuito de voz comprimido

Dependiendo de la forma en la que la red este configurada, el enrutador o el Gateway puede realizar la labor de codificación, decodificación y/o compresión. Por ejemplo, si el sistema usado es un sistema análogo de voz, entonces el enrutador o el Gateway realizan todas las funciones mencionadas anteriormente de la siguiente manera.

Figura 2.8. Enrutador en un sistema análogo de voz

Si, por otro lado, el dispositivo utilizado es un P BX digital, es entonces este el que realiza la función de codificación y decodificación , y el enrutador solo se dedica a procesar las muestras PCM que le ha enviado el PBX.

Figura 2.9 Enrutador como procesador tras un PBX

Para el caso en el que el transporte de voz se real iza 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 des comprime 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 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 las estaciones terminales y a los elementos de la red su estado y la responsabilidad inmediata que tienen al establecer una conexión.

Actualmente se puede partir de una serie de element os ya disponibles en el mercado y que, según diferentes diseños, permitirán construir las aplicaciones VoIP. Estos elementos son:
– Teléfonos IP.
– Adaptadores para PC.
– Hubs telefónicos.
– Gateways (pasarelas RTC / IP).
– Gatekeeper.
– Unidades de audioconferencia múltiple. (MCU voz)
– Servicios de directorio.

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RTP (Real Time Transport Protocol) o protocolo de transporte en tiempo real, es un protocolo que como su nombre lo indica, está ori entado a la transmisión de información en tiempo real, como la voz o el video. Este es un protocolo de las capas superiores de usuario que funciona sobre UDP ( U ser Datagram Protocol) haciendo uso de los servicios de Checksum y Multiplexión, para proporcionarle a los programas que generan este tipo de datos, una m anejo de transmisiones en tiempo real a través de difusiones Unicast o Multicast, en el UDP se cambia confiabilidad por velocidad, lo cual es básico para manejo de transmisiones en tiempo real como la VoIP.

Compresión de voz

Los algoritmos de compresión usados en los enrutado res y en los Gateways analizan un bloque de muestras PCM entregadas por e l codificador de voz (Voice Codec). Estos bloques tienen una longitud variable que depende del codificador, por ejemplo el tamaño básico de un bloque del algor itmo G.729 es 10 ms, mientras que el tamaño básico de un bloque del algo ritmo G.723.1 es 30ms.

Señalización

La señalización VoIP tiene 3 áreas distintas: señal ización del PBX al enrutador, señalización entre enrutador y señalización del enrutador al PBX.
Por ejemplo para el caso de una intranet corporativa, esta aparece como la troncal al PBX, quien dará la señalización a los usuarios de la intranet.
Por lo cual el PBX reenvía os números digitados al enrutador de la misma form a en la que los dígitos hubiesen sido reenviados al Switch de una central telefónica. Cuando el enrutador remoto recibe la llamada solicitante Q.931, este envía una señalización al PBX.

Luego que el PBX envía un acuse de recibo, el enrutador envía los dígitos marcados al PBX, y tramita un acuse de recibo de llamada al enrutador de origen.

Enrutamiento

Una de las fortalezas del IP es la sofisticación y gran desarrollo de sus protocolos de enrutamiento. Un protocolo de enrutamiento moderno, como el EIGRP, es capaz de tener en consideración el retardo por cada uno de los caminos posibles que puede tomar el paquete y determinar la mejor ruta que puede seguir. Características avanzadas como el uso de políticas de enrutamiento y uso de lista de acceso (Access Lists), hacen posible crear esquemas de enrutamiento altamente seguros para el tráfico de voz.

Consumo de ancho de banda

De acuerdo con todo lo dicho anteriormente, podemos ver que todavía no se han resuelto los problemas relacionados con el ancho de banda y el cómo crear flujos de cadenas de datos en tiempo real.

Lograr transportar voz de alta calidad telefónica s obre IP en tiempo real no es una tarea nada fácil de alcanzar ya que tal labor requi ere manejo de las capacidades de la red que permita el control del tráfico, proto colos de tiempo real (TCP/IP no lo son) y anchos de banda “dedicados” durante el tiemp o que tome la realización de la llamada.

Tomado de:
Galo, N. (2010). Análisis, diseño e implementación de la red VoIP basada en open source para la intercomunicación entre los diferentes locales de creaciones ROSE CIA. LTDA. (tesis de pregrado). Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador.

Fuente:
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2186/1/CD-2938.pdf

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