VoIP para redes satelitales

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1 Índice 1.Internet por Satélite 2 Por qué internet por satélite? 2 VoIP sobre satélites 2 2.El estándar H El estándar H H.323 como extensión del H Elementos de una red H El estándar VoIP 6 Introducción a la voz IP 6 Ventajas e inconvenientes de la VoIP 6 Protocolos y estándares de VoIP 7 Elementos de una red IP 8 Calidad del servicio (QoS) 9 Terminales IP 12 Otros protocolos de VoIP 13 4.VoIP sobre satélites 16 Motivación 16 Solución Conclusiones 19 1

2 1. Internet por Satélite Por qué internet por satélite? El acceso de banda ancha a Internet por satélite proporciona a los usuarios otra alternativa inalámbrica y es ideal para empresas y usuarios que no se pueden suscribir a otros métodos de acceso de banda ancha a Internet, como son las personas que viven en áreas rurales y/o remotas. Durante los últimos años, algunas compañías han desarrollado una línea de servicio que ofrece conexiones a Internet a gran velocidad en lugares rurales y remotos. Usando satélites posicionados en distintas órbitas, es factible ofrecer acceso a Internet por satélite, incluso de doble vía (los satélites mandan y reciben datos), de manera accesible económicamente para la mayoría de los hogares y empresas. Si los sistemas funcionasen tanto de subida como de bajada, no habría necesidad de una línea telefónica para que estos servicios funcionen, pero si no, se requiere una para el canal de retorno. La velocidad de descarga del acceso a Internet por satélite depende de varios factores, como por ejemplo, el proveedor de servicio de Internet por satélite, la línea visual de consumidor al satélite que está en órbita, el paquete de servicio adquirido, y el clima. Típicamente un usuario puede esperar recibir alrededor de 1 Mbit/s en bajada, y aproximadamente 100 kbit/s en subida. Aunque este tipo de conexión es más lento que muchos servicios de acceso a Internet que usan conexiones tipo modem de cable (CM) y línea de abonado digital (DSL), es alrededor de 20 veces más rápido que un módem tradicional. El acceso a Internet por satélite es una alternativa al servicio DSL y al servicio CM, y sobre todo, su mayor ventaja es su capacidad de llegar a áreas donde otras alternativas no pueden alcanzar. Se requiere la línea visual para que una antena parabólica vea el satélite y, en condiciones de tiempo extremas, el servicio puede verse interrumpido o sufrir errores. El costo del equipo de satélite y su instalación es más alto que las otras alternativas, pero a veces los proveedores subvencionan el coste de instalación. Al ir a través del aire está haciendo uso del espectro radioeléctrico, por lo que también es un factor que nos limitará. Debido a las conexiones de larga distancia a través del satélite, el retraso en la transmisión puede ser mayor que con otras alternativas (alrededor de medio segundo), lo que no debe causar ningún problema con las aplicaciones actuales de Internet, las cuales son principalmente de datos, aunque sí para la voz (la problemática que vamos a estudiar) o el vídeo. Este servicio es más caro que otros con prestaciones similares, tales como el ADSL o el cable. 2

3 VoIP sobre satélites La gran ventaja que supone la voz sobre la red de datos se quiere explotar al máximo y se intenta adaptar a las últimas novedades que están saliendo. Una de ellas es la implementación de internet sobre redes satelitales, lo que nos proporcionaría comunicación telefónica en cualquier punto de la Tierra, sin necesidad de que llegara a ese punto la RTB o la red digital. Poder comunicarse con cualquier parte del mundo con un costo igual al de una llamada a un vecino lo hace más atractivo aún. El problema está en que los enlaces satelitales introducen demasiado retardo y otros factores que influyen en la calidad del servicio (QoS) que iremos viendo a lo largo del texto. 3

4 2. El estándar H.323 El estándar H.323 H.323 es un estándar de la ITU que describe las especificaciones del equipamiento y los servicios de comunicaciones multimedia sobre redes de conmutación de paquetes que no garantizan calidad de servicio. El creciente desarrollo de la telefonía sobre IP hizo que se pasara a buscar la adaptación de H.323 a las especificaciones de Internet, aunque en un principio el principal objetivo eran las especificaciones de terminales basados en UDP. Estamos hablando de la primera especificación completa bajo la cual, los productos desarrollados se pueden usar con el protocolo IP (el protocolo de transmisión más ampliamente difundido). H.323 describe la arquitectura completa y el funcionamiento de un sistema de videoconferencia sobre una red de conmutación de paquetes, recomendando a su vez otros estándares para aspectos concretos de las comunicaciones multimedia. Soporta vídeo en tiempo real, audio y datos sobre redes de área local, metropolitana, regional o de área extensa. Soporta así mismo Internet e intranets. Los diseñadores de H.323 saben que los requisitos de la comunicación difieren de un lugar a otro, entre usuarios y entre compañías y obviamente con el tiempo los requisitos de la comunicación también cambian. Dados estos factores, los diseñadores de H.323 lo definieron de tal manera que las empresas que manufacturan los equipos pueden agregar sus propias especificaciones al protocolo y pueden definir otras estructuras de estándares que permiten a los dispositivos adquirir nuevas clases de características o capacidades. Existe tanto interés y expectación en torno a H.323 porque aparece en el momento más adecuado. Los administradores de redes tienen amplias redes ya instaladas y se sienten confortables con las aplicaciones basadas en IP, tales como el acceso a la web. Además, los ordenadores personales son cada vez más potentes y, por lo tanto, capaces de manejar datos en tiempo real tales como voz y vídeo. H.323 como extensión del H.320 El H.323 se fundamenta en las especificaciones del H.320, diseñado específicamente con las siguientes ideas en mente. Basarse en los estándares existentes, incluyendo H.320, RTP y Q.931 Incorporar algunas de las ventajas que las redes de conmutación de paquetes ofrecen para transportar datos en tiempo real. Solucionar la problemática que plantea el envío de datos en tiempo real sobre redes de conmutación de paquetes. Como ventajas de la tecnología H.323 frente a la H.320 tenemos: Reducción de los costes de operación: La tecnología H.320 requiere típicamente redes separadas para el vídeo y los datos. Esto supone doble cableado e infraestructuras de red. En H.323 nos ahorramos este doble cableado. 4

5 Más amplia difusión y mayor portabilidad: En H.320 se debe dedicar una línea por cada localización, mientras que en H.323 cada puerto con soporte IP puede soportar vídeo. Esto hace la tecnología accesible a una más amplia variedad de usuarios. Un diseño cliente/servidor rico en prestaciones: Como norma, un equipo H.320 no se conecta a un servidor. Las características del sistema residen en la plataforma de videoconferencia misma (hace que no soporte servicios suplementarios tales como enrutado de llamadas, transferencia o retención). Mientras, el diseño del H.323 descansa fuertemente en los componentes de la red. Sus capacidades están distribuidas a través de la red. Elementos de una red H.323 Extremo: Un extremo H.323 es un componente de la red que puede enviar y recibir llamadas. Puede generar y/o recibir secuencias de información. Terminal: Es un extremo de la red que proporciona comunicaciones bidireccionales en tiempo real de audio y, opcionalmente, vídeo y/o datos con otro terminal H.323, gateway o unidad de control multipunto (MCU). Gateway: Es el punto final de una red que ofrece comunicaciones bidireccionales entre terminales H.323 sobre una red basada en paquetes (como IP) y otros en una red de conmutación de circuitos terminales o gateways H.323. Gatekeeper: Su presencia, opcional, define una zona en donde este elemento H.323 proporciona la traducción de direcciones y controla los accesos de otros terminales, gateways o MCU H.323 a la red. Puede gestionar el ancho de banda (fijando el número de conferencias que pueden estar dándose simultáneamente en la LAN y rechazando las nuevas peticiones por encima del nivel establecido para garantizar ancho de banda suficiente para las aplicaciones de datos) y la localización de los gateways. Controlador Multipunto (MC): Sistema H.323 que proporciona el control para 3 o más terminales involucrados en una conferencia multipunto. Negocia las capacidades entre los diferentes terminales, pero no puede mezclar o conmutar audio, vídeo o datos. Procesador Multipunto (MP): Sistema H.323 que centraliza el procesador de audio, vídeo y/o datos en conferencias multipunto. Realiza las mezclas y conmutaciones bajo el control del MC. Unidad de control Multipunto (MCU): Elemento H.323 que posibilita que 3 o más terminales participen en una misma conferencia multipunto. Contiene un MC y, opcionalmente, un MP. 5

6 3. El estándar VoIP Introducción a la voz IP Desde hace tiempo, los responsables de comunicaciones de las empresas tienen en mente la posibilidad de utilizar su infraestructura de datos, para el transporte del tráfico de voz interno de la empresa. No obstante, es la aparición de nuevos estándares, así como la mejora y abaratamiento de las tecnologías de compresión de voz, y el crecimiento y fuerte implantación de las redes IP (tanto en local como en remoto), creando un entorno donde es posible transmitir telefonía sobre IP, lo que está provocando finalmente su implantación. Realmente la integración de la voz y los datos en una misma red es una idea antigua, pues desde hace tiempo han surgido soluciones desde distintos fabricantes que, mediante el uso de multiplexores, permiten utilizar las redes WAN de datos de las empresas para transmitir tráfico de voz. La falta de estándares, así como el largo plazo de amortización de este tipo de soluciones no ha permitido una amplia implantación de las mismas. El estándar VoIP nació del potencial ahorro económico que este tipo de tecnologías podía acarrear, sumándole el fenómeno Internet. Se trata de transformar la voz en paquetes de información manejables por una red IP. Gracias a otros protocolos de comunicación, el RSVP, es posible reservar cierto ancho de banda dentro de la red que garantice la calidad de la comunicación. Esta voz puede llegar a la red de varias formas, a través de un teléfono de VoIP, que se podrá enganchar directamente al router de la red, pero también se podrán utilizar los terminales ya existentes para telefonía tradicional, conectándolos a una pasarela que convierta la voz analógica a paquetes de información según el estándar VoIP. Una última forma es a través del PC, con lo que se denominan Softphones, o programas que crean un interfaz de comunicación con la red conmutada. Ventajas e inconvenientes de VoIP La tecnología VoIP tiene una serie de ventajas que son las que han hecho que este estándar se consolide. Estas ventajas, como veremos, tienen mucho que ver con la red de datos, aunque también podremos observar ventajas a nivel de usuario. Ventajas de VoIP Integración sobre su Intranet de la voz como un servicio más de su red, tal como otros servicios informáticos. Las redes IP son la red estándar universal para Internet, intranets y extranets. Estándares efectivos (H.323). Interoperabilidad de diversos proveedores. Uso de las redes de datos existentes, con la ventaja económica que esto supone. Independencia de tecnologías de transporte, asegurando la inversión. Menores costos que tecnologías alternativas (voz sobre TDM, ATM, Frame Relay), lo que hace que se imponga sobre éstas. 6

7 Gracias a innovaciones recientes, casi cualquier usuario puede ahora disfrutar de las ventajas de llamar por teléfono a través de Internet, en virtud de la tecnología VoIP. Ni siquiera es imprescindible tener un equipo para conectarse a una red VoIP. Sin embargo, a medida que se va generalizando el sistema, atrae cada vez la atención de más atacantes y timadores en línea. Ventajas de VoIP a nivel de usuario La oferta de VoIP para consumidores se está expandiendo rápidamente, y ahora incluye servicios tanto para clientes de telefonía fija como móvil: Facilidad de configuración y de uso: En muchas zonas ni siquiera es necesario tener un equipo; se puede tener acceso al servicio a través del teléfono mediante un pequeño adaptador. Muchos operadores de telefonía, cable e Internet han previsto también incluir llamadas de ámbito nacional junto con otros paquetes de servicios que ofrecen. Almacenamiento de voz: Se puede obtener acceso al correo de voz VoIP en línea, almacenar conversaciones en el equipo y reproducirlas siempre que se desee Inconvenientes y riesgos de VoIP a nivel de usuario Robo: Un atacante que llegue a tener acceso a un servidor VoIP también puede obtener acceso a los datos de voz almacenados y al propio servicio telefónico para escuchar conversaciones o hacer llamadas gratuitas a cargo de otros usuarios. Ataques de virus: Si un virus infecta un equipo de un servidor VoIP también puede obtener acceso a los datos de voz almacenados y al propio servicio telefónico para escuchar conversaciones o hacer llamadas gratuitas a cargo de otros usuarios. Tecnología no regulada: Aunque se está legislando al respecto, los usuarios aún están expuestos a algunas vulnerabilidades y al riesgo de sufrir ciertos timos especializados. Por ejemplo, a través del telemarketing se puede utilizar la comunicación VoIP para enviar una cantidad ingente de mensajes de voz a consumidores, lo que podría provocar la desconexión de un sistema. Los delincuentes también pueden utilizar un proceso consistente en la suplantación de identidad de la persona que llama (en el que se muestra una firma de id de llamada falsa a los destinatarios) para cometer fraudes haciéndose pasar por empleados de entidades en las que se confía con objeto de que los clientes divulguen información confidencial sobre sus cuentas. Protocolos y estándares de VoIP H.323 es un estándar que cubre la mayor parte de las necesidades para la integración de la voz, por lo que se ha tomado como base del VoIP. De este modo, el VoIP debe considerarse como una clarificación del H.323, de tal forma que en caso de conflicto, y a fin de evitar divergencias entre los estándares, se decidió que H.323 tendría prioridad sobre el VoIP. El objetivo es fijar aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y establecer nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional, asegurando así la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes. 7

8 Torre de protocolos en VoIP El VoIP/H.323 comprende a su vez una serie de estándares y se apoya en una serie de protocolos que cubren los distintos aspectos de la comunicación, descritos brevemente a continuación: Direccionamiento a. RAS (Registration, Admision and Status): Protocolo de comunicaciones que permite a una estación H.323 localizar otra estación H.323 a través del Gatekeeper. b. DNS (Domain Name Service): Servicio de resolución de nombres en direcciones IP con el mismo fin que el protocolo RAS pero a través de un servidor DNS. Señalización a. Q.931: Señalización inicial de llamada b. H.225: Control de llamada: señalización, registro y admisión, y paquetización/ sincronización del stream (flujo) de voz. c. H.245: Protocolo de control para especificar mensajes de apertura y cierre de canales para streams de voz. Compresión de Voz a. Requeridos: G.711 y G.723 b. Opcionales: G.728, G.729 y G.722 Transmisión de Voz a. UPD: la transmisión se realiza sobre paquetes UDP, pues aunque UDP no ofrece integridad en los datos, el aprovechamiento del ancho de banda es mayor que con TCP. b. RTP (Real Time Protocol): Maneja los aspectos relativos a la temporización, marcando los paquetes UDP con la información necesaria para la correcta entrega de los mismos en recepción. Control de la Transmisión a. RTCP (Real Time Control Protocol): Se utiliza principalmente para detectar situaciones de congestión de la red y tomar, en su caso, acciones correctoras. Elementos de una red IP Son básicamente los que se describieron para H.323. Veremos los más importantes. 8

9 Terminales Son los sustitutos de los actuales teléfonos. Se pueden implementar tanto en software como en hardware. Hablaremos de ellos más adelante. Gatekeeper El gatekeeper es un elemento opcional en la red, pero cuando está presente, todos los demás elementos que contacten dicha red deben hacer uso de aquel. Su función es la de gestión y control de los recursos de la red, de manera que no se produzcan situaciones de saturación de la misma. Gateways Son el centro de toda la organización VoIP, y serían el sustituto para las actuales centrales. Normalmente implementadas en software, en caso de existir, todas las comunicaciones pasarían por él. Los gateways tienen una serie de atributos que caracterizan el volumen y tipos de servicios que pueden proveer, por ejemplo: Capacidad, expresa el volumen de servicio que puede brindar la pasarela, estando relacionado directamente con el número de puertos que tiene (igual al número máximo de llamadas simultáneas) y la velocidad del enlace de acceso. Protocolos de señalización soportados, tanto relativos a redes de VoIP como relativos a redes SCN. Codecs de voz utilizados. Algoritmos de encriptado que soporta. Rango de direccionado, que es el rango o abanico de números telefónicos que a su través se tiene acceso en la GSTN desde la red IP. En relación con la tarificación, este rango de direccionado puede o no estar fraccionado. En general, las pasarelas de interconexión tienen que proporcionar los siguientes mecanismos o funciones: Adaptación de señalización, básicamente tiene que ver con las funciones de establecimiento y terminación de las llamadas. Control de los medios, se relaciona con la identificación, procesamiento e interpretación de eventos relacionados con el servicio, generados por usuarios o terminales. Adaptación de medios, según requerimiento de las redes. Calidad del servicio (QoS) 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. Las redes IP son del tipo 9

10 best-effort, y por tanto no ofrecen garantía de QoS, pero las aplicaciones de telefonía IP sí necesitan algún tipo de garantía. 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. Mientras tanto, cuanto mejor conozcamos los problemas que se producen y sus posibles soluciones mayor calidad disfrutaremos. Los principales problemas en cuanto a la calidad del servicio (QoS) de una red de VoIP, son el retardo, el jitter, la pérdida de paquetes y el eco. En VoIP estos problemas pueden ser resueltos mediante diversas técnicas que se explican en los siguientes apartados. Los problemas de la calidad del servicio en VoIP vienen derivados de dos factores principalmente Internet es un sistema basado en conmutación de paquetes y por tanto la información no viaja siempre por el mismo camino. Esto produce efectos como la pérdida de paquetes o el jitter. Las comunicaciones VoIP son en tiempo real, lo que produce que efectos como el eco, la pérdida de paquetes y el retardo sean muy molestos y perjudiciales, y deban ser evitados. Retardo No es un problema específico de las redes no orientadas a conexión y por tanto de la VoIP. Es un problema general de las redes de telecomunicación. Por ejemplo, la latencia en los enlaces vía satélite es muy elevada por las distancias que debe recorrer la información. Toda transmisión en una red de comunicaciones está sometida a retardos, los cuales pueden llegar a afectar considerablemente o incluso a hacer inviable el envío de ciertos flujos (básicamente los de audio y vídeo). Este retardo que padecen las transmisiones no se debe a una cusa única sino que resulta de la suma de una serie de factores. Entre estas fuentes de retardo en una red digital podemos mencionar: Retardo de propagación: Es un problema físico, que aumenta con la distancia a transmitir, y que arece de importancia en redes locales o metropolitanas. Retardo de transmisión del enlace: El tamaño de los paquetes que transportan la información y el ancho de banda de los enlaces por los que circula influyen directamente en el retardo total. Este retardo impone una fuerte restricción a los tamaños que pueden presentar los paquetes. Retardo de procesado en los nodos: Cada vez que un paquete atraviesa un nodo, éste tiene que procesarlo, y realizar algunas operaciones con él (por ejemplo, cambiarle la cabecera si estamos pasando a otro tipo de red, segmentación y ensamblado ). En una red de VoIP tenemos también gateways (explicados anteriormente) que introducen retardo pasando la información digital a analógica y viceversa. Retardo por saturación de los nodos en redes asíncronas: Este retardo es debido al encolamiento de los paquetes en los buffers de los nodos. Al llegarle a un nodo paquetes de distintos orígenes tiene que hacer un encolamiento de estos paquetes, y en casos, incluso descartarlos, si no tienen cabida en el buffer de datos. De entre todos los posibles factores que provoca retardo es éste el más variable y el más difícil de 10

11 acotar eficientemente. Junto con el retardo de encaminamiento en los nodos, este retraso es el que determina en gran medida la incapacidad de Internet convencional para transportar flujos en tiempo real. Retardo de codificación y descodificación: La comunicación a través de VoIP requiere de un proceso de codificación-decodificación tanto en el transmisor como en el receptor. Este tiempo hay que añadírselo al que tarda en comprimir los paquetes. Cuanto más comprimidos estén los paquetes, menos retardo de transmisión, pero mayor complejidad de los algoritmos de compresión. Debería entonces existir un compromiso en ese aspecto. El retardo entre el punto inicial y final de la comunicación debería ser inferior a 150 ms. El oído humano es capaz de detectar latencias de unos 250 ms, 200 ms en el caso de personas bastante sensibles. Si se supera ese umbral la comunicación se vuelve molesta. Jitter El jitter es un efecto de las redes de datos no orientadas a conexión y basadas en conmutación de paquetes. Como la información se discretiza en paquetes cada uno de los paquetes puede seguir una ruta distinta para llegar al destino. El jitter se define técnicamente como la variación en el tiempo en la llegada de los paquetes, causada por congestión de red, perdida de sincronización o por las diferentes rutas seguidas por los paquetes para llegar al destino. Las comunicaciones en tiempo real (como VoIP) son especialmente sensibles a este efecto. En general, es un problema frecuente en enlaces lentos o congestionados. Se espera que el aumento de mecanismos de QoS (calidad del servicio) como prioridad en las colas, reserva de ancho de banda o enlaces de mayor velocidad (100Mb Ethernet, E3/T3, SDH) puedan reducir los problemas del jitter en el futuro aunque seguirá siendo un problema por bastante tiempo. El jitter entre el punto inicial y final de la comunicación debería ser inferior a 100 ms. Si el valor es menor a 100 ms el jitter puede ser compensado de manera apropiada. En caso contrario debiera ser minimizado. Para solucionarlo se suele usar el jitter buffer. El jitter buffer consiste básicamente en asignar una pequeña cola para ir recibiendo los paquetes y sirviéndolos con un pequeño retraso. Si algún paquete no está en el buffer (se perdió o no llegó todavía) cuando sea necesario se descarta. Normalmente en los teléfonos IP se pueden modificar los buffers. Un aumento del buffer implica menos pérdida de paquetes pero más retraso. Una disminución implica menos retardo pero más pérdida de paquetes. Habría que obtener un compromiso entre el retraso de buffer y las pérdidas de paquetes. Eco El eco se produce por un fenómeno técnico que es la conversión de 2 a 4 hilos de los sistemas telefónicos o por un retorno de la señal que se escucha por los altavoces y se cuela de nuevo por el micrófono. El eco se define como una reflexión retardada de la señal acústica original. El eco es especialmente molesto cuanto mayor es el retardo y cuanto mayor es su intensidad con lo cual se convierte en un problema en VoIP puesto que los retardos suelen ser mayores que en la red de telefonía tradicional. 11

12 El oído humano es capaz de detectar el eco cuando su retardo con la señal original es igual o superior a 10 ms. Pero otro factor importante es la intensidad del eco ya que normalmente la señal de vuelta tiene menor potencia que la original. Es tolerable que llegue a 65 ms y una atenuación de 25 a 30 db. En este caso hay dos posibles soluciones para evitar este efecto tan molesto. Supresores de eco: Consiste en evitar que la señal emitida sea devuelta convirtiendo por momentos la línea full-dúplex en una línea half-dúplex de tal manera que si se detecta comunicación en un sentido se impide la comunicación en sentido contrario. El tiempo de conmutación de los supresores de eco es muy pequeño. Impide una comunicación full-dúplex plena. Canceladores de eco: Es el sistema por el cual el dispositivo emisor guarda la información que envía en memoria y es capaz de detectar en la señal de vuelta la misma información (tal vez atenuada y con ruido). El dispositivo filtra esa información y cancela esas componentes de la voz. Requiere mayor tiempo de procesamiento. Pérdida de paquetes Las comunicaciones en tiempo real están basadas en el protocolo UDP. Este protocolo no está orientado a conexión y si se produce una pérdida de paquetes no se reenvían. Además la perdida de paquetes también se produce por descartes de paquetes que no llegan a tiempo al receptor. Sin embargo la voz es bastante predictiva y si se pierden paquetes aislados se puede recomponer la voz de una manera bastante óptima. El problema es mayor cuando se producen pérdidas de paquetes en ráfagas. La perdida de paquetes máxima admitida para que no se degrade la comunicación deber ser inferior al 1%. Pero es bastante dependiente del códec que se utiliza. Cuanto mayor sea la compresión del códec más pernicioso es el efecto de la pérdida de paquetes. Una pérdida del 1% degrada más la comunicación si se usa el códec G.729 en vez del G.711. Para evitar la pérdida de paquetes una técnica muy eficaz en redes con congestión o de baja velocidad es no transmitir los silencios. Gran parte de las conversaciones están llenas de momentos de silencio. Si solo transmitimos cuando haya información audible liberamos bastante los enlaces y evitamos fenómenos de congestión. De todos modos este fenómeno puede estar también bastante relacionado con el jitter y el jitter buffer. Claro está que todos estos valores recomendados anteriormente variarán según la persona o equipo que realice las pruebas, simplemente son valores aproximados (por ejemplo, puede darse el caso de que alguien recomiende una tolerancia de pérdida de paquetes hasta el 5%, mientras que antes se comentó el 1%). Terminales IP Para comunicarnos a través de una red IP necesitaremos un soporte, al igual que la red telefónica analógica utiliza los teléfonos. En VoIP podemos utilizar como terminal ese mismo teléfono, conectado a un router que lo pueda adaptar a la red digital. Pero también existen 12

13 terminales específicos de VoIP, como teléfonos de VoIP (hardphones) o el mismo PC. Para utilizar el PC como teléfono necesitaremos el software adecuado, y a ese tipo de programas se les suele denominar softphones. Hardphones teléfonos VoIP que ofrecen capacidad para poder conectarse a un ordenador, a una centralita con capacidad para VoIP o a un hub o switch. Softphones Un softphone es un software que hace una simulación del teléfono a través del PC. Es decir, permite usar el PC para hacer llamadas a otros softphones o a otros teléfonos convencionales. Normalmente, un softphone es parte de un entorno Voz sobre IP y puede estar basado en el estándar SIP/H.323 o ser privativo. Hay muchas implementaciones disponibles, como la ampliamente disponible Microsoft Windows Messenger o NetMeeting. Se puede conectar usando un teléfono USB o un enlace USB a un softphone y obtener un servicio gratuito VoIP de teléfono a teléfono. Algunos softphones están implementados completamente en software, que se comunica con las PABX a través de la (LAN) Red de Área Local - TCP/IP para controlar y marcar a través del teléfono físico. Generalmente se hace a través de un entorno de centro de llamadas, para comunicarse desde un directorio de clientes o para recibir llamadas. En estos casos la información del cliente aparece en la pantalla del PC cuando el teléfono suena, dando a los agentes del centro de llamadas determinada información sobre quién está llamando y cómo recibirlo y dirigirse a esa persona. Entre los diferentes programas software o softphones para hablar por VoIP podemos hacer una clasificación entre: Libre elección del proveedor: Se pueden configurar los servidores SIP proxy o gatekeepers y elegir el proveedor de VoIP que más nos interese. Sjphone, Express Talk, Sipss, Kphone Clientes preconfigurados: Son los programas que permiten hablar con otros usuarios que tengan el mismo programa. Pero no se puede hablar con usuarios de otros proveedores. Skype, Gizmo, Dingotel Programas tipo Messenger con Voz: Los programas de chat de toda la vida pero en los que actualmente puedes hablar también. Yahoo Messenger, ICQ Phone, Messenger, Netmeeting, Google Talk Otros protocolos de VoIP Para terminar con el apartado de VoIP hablaremos de otros protocolos también usados por este estándar. 13

14 SIP SIP (Session Initiation Protocol) es un protocolo de señalización para conferencia, telefonía, presencia, notificación de eventos y mensajería instantánea a través de Internet. El propósito de SIP es la comunicación entre dispositivos multimedia. SIP hace posible esta comunicación gracias a dos protocolos que son RTP/RTCP y SDP. El protocolo RTP se usa para transportar los datos de voz en tiempo real (igual que para el protocolo H.323, mientras que el protocolo SDP se usa para la negociación de las capacidades de los participantes, tipo de codificación, etc.). SIP fue diseñado de acuerdo al modelo de Internet. Es un protocolo de señalización extremo a extremo que implica que toda la lógica es almacenada en los dispositivos finales (salvo el rutado de los mensajes SIP). El estado de la conexión es también almacenado en los dispositivos finales. El precio a pagar por esta capacidad de distribución y su gran escalabilidad es una sobrecarga en la cabecera de los mensajes producto de tener que mandar toda la información entre los dispositivos finales. SIP es un protocolo de señalización a nivel de aplicación para establecimiento y gestión de sesiones con múltiples participantes. Se basa en mensajes de petición y respuesta y reutiliza muchos conceptos de estándares anteriores como HTTP y SMTP. La diferencia con el H.323 es que éste es muy completo y cubre casi todos los servicios, mientras que SIP cubre la señalización básica, la localización de usuarios y el registro. Otras características se implementan en protocolos separados. MEGACO H.248 (también conocido como protocolo Megaco) es el estándar que permite que un Media Gateway Controller (MGC) controlee a Media Gateways (MG). H.248 es el resultado de la cooperación entre la ITU y el IETF. Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre sí, principalmente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP. H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, un MGC controlará varios MG s utilizando H.248, pero será capaz de comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIP. IAX El protocolo IAX se corresponde con Inter-Asterisk exchange protocol. Como indica su nombre fue diseñado como un protocolo de conexiones VoIP entre servidores Asterisk aunque hoy en día también sirve para conexiones entre clientes y servidores que soporten el protocolo. La versión actual es IAX2 ya que la primera versión de IAX ha quedado obsoleta. Es un protocolo diseñado y pensado para su uso en conexiones de VoIP aunque puede soportar otro tipo de conexiones (por ejemplo video). Los objetivos de IAX son: Minimizar el ancho de banda usado en las transmisiones de control y multimedia de VoIP. Evitar problemas de NAT. Soporte para transmitir planes de marcación. 14

15 Entre las medidas para reducir el ancho de banda cabe destacar que IAX o IAX2 es un protocolo binario en lugar de ser un protocolo de texto como SIP y que hace que los mensajes usen menos ancho de banda. Para evitar los problemas de NAT el protocolo IAX o IAX2 usa como protocolo de transporte UDP, normalmente sobre el puerto 4569, (el IAX1 usaba el puerto 5036), como diferencia del SIP, que utiliza 1 puerto para señalización y 2 puertos por cada conexión de audio (por eso IAX evita los problemas de NAT) y tanto la información de señalización como los datos viajan conjuntamente (a diferencia de SIP) y por tanto lo hace menos proclive a problemas de NAT y le permite pasar los routers y firewalls de manera más sencilla. 15

16 4. VoIP sobre satélites Los enlaces por satélite ya son utilizados actualmente para proporcionar servicios de datos basados en IP, especialmente a zonas remotas cuya infraestructura terrestre es limitada. La convergencia de voz y datos cobra, por tanto, sentido también en redes por satélite, ya que los satélites tradicionales se utilizan como simples repetidores de información entre lugares fijos. Por otro lado, las redes de satélites emergentes con múltiples bandas de transmisión (spot beams) y procesamiento a bordo (OBP), tendrán nuevas capacidades para enrutar dinámicamente la información entre las distintas bandas. Motivación Los enlaces vía satélite introducen un retraso en el envío de paquetes entre 2 nodos que hacen muy molesta la comunicación vía teléfono. Por otro lado tienen la ventaja de no presentar ese molesto jitter de que hablábamos en puntos anteriores. Es un escollo que si se supera podría estarse hablando de un nuevo peldaño para la telefonía. Ese es el motivo por el que han salido varios proyectos intentando aportar una solución a este retraso y a las adversidades que supone garantizar una QoS (como las que vimos para VoIP). El objetivo final ha de ser el ofrecer unos niveles adecuados de calidad de servicio, intentando alcanzar la calidad proporcionada por las conexiones telefónicas de la RTB y netamente superiores a las ofrecidas por redes best-effort como Internet. Los resultados muestran que el uso de satélites geoestacionarios para el transporte de tráfico VoIP puede ofrecier un servicio de buena calidad en términos de pérdida de paquetes y jitter, y una calidad media en términos de retardo, lo cual era predecible debido a la posición geoestacionaria del satélite. La selección de un códec con menor retardo puede aumentar el ancho de banda del tráfico de VoIP, por lo que se debe llegar a un compromiso en la selección del mismo. Para escenarios con PC s, es muy recomendable el uso de aplicaciones con pequeño buffer de jittering, ya que los resultados de las pruebas demuestran que el jitter introducido por el enlace por satélite es pequeño. Solución No hay una solución estándar al problema, siempre hay que buscar un compromiso en cualquier medida que se tome, sin saber cuál puede ser la mejor. Debido a esto existen muchos proyectos que se dedican a esto. Nosotros nos centraremos en uno en concreto, que es el más popular, el VIP-TEN, como ejemplo práctico de resultados orientativos. El objetivo de este proyecto es estudiar la viabilidad de un sistema de telefonía IP utilizando una red de satélites geoestacionarios, EuroSkyWay, red de satélites de banda ancha con cobertura europea que soporta conexiones bajo demanda, tanto punto a punto como multipunto. Este tipo de satélites, aunque con cobertura mundial, nos impone un retardo de 250 milisegundos, que, incluyendo la paquetización, procesado y retardo de cola, el retardo aumenta a unos milisegundos, lo que hará bastante molesta la conversación. Para ello se ha utilizado el protocolo H.323 debido a su madurez, pues, frente al SIP, está soportado por los principales fabricantes de equipamiento IP (gateways, gatekeepers y software de PC). Aunque SIP es una alternativa de futuro, debido a su sencillez. 16

17 QoS de la red Para valorar la QoS se utiliza una configuración que ofrece la posibilidad de establecer un enlace VoIP bidireccional extremo a extremo, entre Roma y Milán. También permite gestionar dinámicamente el ancho de banda para garantizar una calidad de servicio apropiada. Por otro lado, se presentan dos formas de ofrecer servicio de voz IP a los usuarios finales: una utilizando sólo la red por satélite y otra a través de una red integrada terrestre/satélite. La figura de abajo muestra el modelo de validación. Los parámetros del tráfico de voz son: tasa pico de celda, tolerancia a la variación del retardo de celda y máximo tamaño de ráfaga. Los parámetros de calidad de servicio monitorizados son: retardo de ida y vuelta (RTT), jitter, pérdida de paquetes y retardo en el establecimiento de la llamada. La monitorización se puede dividir en dos partes: la primera midiendo exclusivamente el segmento por satélite y la otra la calidad extremo a extremo, incluyendo el segmento terrestre de la red. Como muestra los resultados a las pruebas que se obtuvieron con el modelo de validación anterior, de lo que se pueden sacar conclusiones sobre el modelo: Los enlaces por satélite ofrecen valores de jitter muy pequeños, incluso con tráfico de carga de voz y/o datos. El retardo impuesto por el satélite geoestacionario es bastante elevado. No obstante, dado el carácter no determinista de Internet, este último puede imponer retardos mucho más elevados. En los escenarios en los que se involucran PCs, la elección de la aplicación de usuario final influye enormemente en el retardo extremo a extremo. Por ejemplo, el rendimiento de Microsoft Netmeeting es peor que el de OpenPhone de OpenH

18 Por otra parte, los distintos códecs también influyen en el retardo, que va de 2 a 100 ms (para G.723.1, G.728 y G.729). Las medidas de pérdidas de paquetes son menores que el 1% cuando se usa la red EuroSkyWay, lo cual es tolerable en una conversación. Este valor es mucho peor cuando se usa en conjunción con Internet. Las medidas de pérdidas y jitter son muy buenas, incluso en los casos en los que hay descarte de paquetes. De acuerdo a las tablas del ETSI para categorías de degradación, valores de jitter inferiores a 75 ms y pérdidas por debajo del 3 por ciento son clasificados como buenos. Por tanto, la VoIP sobre enlaces por satélite muestra una buena clasificación en lo concerniente a jitter y pérdidas. Por último, el retardo es la única limitación del sistema, como consecuencia de la posición geoestacionaria del satélite. No obstante, se ha demostrado que hay algunos aspectos (como la configuración de la codificación y el buffer de dejittering) que pueden influir significativamente, ayudando a reducir el valor del retardo hasta valores buenos, lo que en conjunción con los valores de jitter y la pérdida de paquetes confieren al servicio una calidad aceptable. Evolución futura En un futuro se pretende considerar los servicios de multivideoconferencia. En ellos, por un lado, se realiza un consumo muy superior de ancho de banda, debido al vídeo, y, por otro, se extiende el servicio a múltiples participantes, lo que lo hace especialmente atractivo para reuniones virtuales. En dicha extensión, es de especial interés el considerar la adaptación de las capacidades multicast (broadcast) de los satélites a las capacidades multicast del protocolo IP y sus protocolos, como IGMP. Desde el punto de vista de la VoIP, se introducen nuevos elementos para ofrecer el servicio de multiconferencia, principalmente la unidad de control multipunto (MCU). Asimismo, tendría sentido contemplar los protocolos emergentes de VoIP, como el SIP y el MGCP/MEGACO. 18

19 5. Conclusiones Las comunicaciones por satélite aún no parecen muy viables ni rentables. Tienen como ventaja el gran ancho de banda y fiabilidad que ofrecen, así como la amplia cobertura, pero tiene el inconveniente de presentar ese gran retardo. Esa fiabilidad que ofrece es muy llamativo para el campo militar, pues ya se demuestra con las radios y los walki-talkies que para este campo lo importante es la fiabilidad y seguridad, y no el poder llevar una conversación en tiempo real (hablando de décimas). En principio podría pensarse que teniendo internet, que ahora mismo llega a todos los lugares del mundo, no es necesaria la voz sobre IP en satélites geoestacionarios, pero el atractivo de mantener una conversación de voz en tiempo real supera a cualquier programa de envío de mensajes de texto (o de datos). La verdad es que el esfuerzo que se está haciendo para llevarlo a cabo tiene que ser por algún motivo, sobre todo comercial, ya que las compañías que ofrecen VoIP tienen la perspectiva de que se hará popular en lugares con poca infraestructura de telecomunicaciones. También el vídeo sobre IP, que puede que sea menos crítico que el audio en cuanto a retardo, podría ser una futura línea de investigación conforme a lo investigado para la voz. Y reseñar que también podría ser muy útil, aparte de para servicios militares (que es lo primero que se nos viene a la cabeza), para servicios de emergencia, y por los mismos motivos que antes. Desde luego, parece que la VoIP sobre satélites no tiene en estos momentos mucho futuro, pero es porque el consumidor no la ha aceptado aún, pero siempre podemos pensar que, a lo mejor, en un futuro, este servicio no sea consolidado para uso particular, sino para otros usos como los descritos. 19

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