Servicios de voz vía IP Trunking Criterios de buenas prácticas y propuesta para su implantación

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1 Servicios de voz vía IP Trunking Criterios de buenas prácticas y propuesta para su implantación Se describe en este documento una serie de consideraciones a tener en cuenta para conseguir una buena calidad de voz mediante el uso de los enlaces IP/SIP trunk Aplicaziones 20/01/2011

2 Indice CONTENIDO La voz sobre las redes IP Multiservicio Red Privada... 3 Red Pública... 4 IP Trunk SIP Trunk Interoperabilidad... 7 Consideraciones sobre calidad y fiabilidad... 8 Diferentes aproximaciones a la QoS... 8 Operadores que controlan la conexión completa... 8 Sobre Provisión de enlaces... 8 Priorización del tráfico de voz... 8 Control de Congestión... 9 Mala calidad de la voz por un problema del terminal o de LAN interna... 9 MPLS... 9 Fiabilidad de los SIP trunks... 9 Bases para el establecimiento de una Metrica de medición de la calidad de los servicios de voz sobre IP/SIP trunk Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 2

3 LA VOZ SOBRE LAS REDES IP MULTISERVICIO. La mayoría de las grandes (y medianas) empresas españolas disponen de redes privadas de datos multiservicio sobre las que despliegan servicios de VoIP. En este documento analizaremos las posibilidades que ofrecen las nuevas tecnologías basadas en IPTrunk sobre las que los operadores ofrecen a sus clientes unos nuevos servicios de redes de acceso. Los servicios IP Trunking se basan en el establecimiento de túneles sobre las redes IP de los operadores que permiten conectar los servicios de tiempo real (conversaciones de voz) que se realizan desde diferentes tipos de terminales (teléfonos IP o softphones) de la red privada de la empresa y las redes públicas de voz. En tipo de clientes existen dos entornos de comunicaciones que se deben de asegurar y parametrizar correctamente para conseguir la mejor calidad para las conversaciones de voz, la red privada y la red pública. RED PRIVADA Los servicios de voz son un servicio más de la red y las redes IP que los soporten deben de estar adecuadamente configuradas y dimensionadas para tratar de manera adecuada a los servicios de voz (codecs utilizados, tiempos de retardo, paquetes perdidos, control de congestión, ) para percibir una buena calidad de la voz que circula por la red. El conseguir un ajuste de este tipo en redes multiservicio no es sencillo. Muchas de estas redes se basan en tecnologías de diferentes fabricantes y conseguir el tener una buena calidad de red no solo es un asunto de interconectividad. También es un problema de cómo se comporta el conjunto del sistema ante situaciones de alta carga. Por ejemplo, en muchos de nuestros clientes nos encontramos que la configuración de estas redes no es la adecuada para soportar situaciones de congestión de tráficos. Es por esto que nosotros recomendamos la realización de maquetas previas a la implantación de redes de voz complejas sobre IP (más cuando éstas tienen nodos en diferentes lugares del mundo). Esta es la única manera que existe para validar la parametrización de las configuraciones de los equipos con diferentes tipos de tráficos. Con la red real solo podemos observar lo que pasa e intentar deducir donde está el problema. Con la maqueta podemos simular diferentes escenarios (carga, retardos, paquetes perdidos, ) y conseguir tener una sensibilidad de cómo de robusta es nuestra solución ante las posibles situaciones de funcionamiento y operación. Hay que tener en cuenta que el enviar servicios de voz sobre redes IP es totalmente distinto a enviar estos servicios por redes TDM. En este último caso el comportamiento de la red de voz es totalmente determinístico. En el caso de las redes IP, los servicios de voz son unos más de la red y pueden (puntualmente) estar afectados por otros tráficos de la red o incluso por problemas derivados de las propias configuraciones de las redes IP (por ejemplo, un PC con una dirección IP incorrecta podría impedir el que funcionara la mediagateway de una centralita, por un simple conflicto de direcciones. Por todo la anterior para la medición de la calidad de la voz sobre estas redes IP multiservicio se han desarrollado estrategias y herramientas orientadas al seguimiento de manera continua de la calidad de Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 3

4 la voz. De esta manera en el momento que la calidad de los servicios de voz se degradan los gestores de los servicios de voz pueden actuar de manera inmediata sobre el problema y sin esperar a que haya un número de quejas elevado. Así pues nuestra recomendación para el aseguramiento de la calidad de la VoIP en la parte de red privada es: 1. Realización de maquetas que simulen el entorno de producción (tráficos IP, retardos de comunicaciones, enlaces MPLS, routers y servicios finales de voz) que conecten algunos circuitos de VoIP corporativos con simuladores y generadores de tráficos. Además parte de las pruebas se deberían de realizar con conexiones reales hacia las redes de los operadores y proveedores de servicios para validar los posibles problemas de interconexión. 2. Implantación de una solución de gestión de la calidad de voz en tiempo real para que una vez desplegada la solución probada en el paso anterior exista una manera de verificar la calidad de la VoIP en cualquier momento y con la posibilidad de analizar la salud de la red IP desde la perspectiva de los servicios de voz. RED PÚBLICA Si en el punto anterior ya hemos indicado la necesidad de validar las configuraciones, ajustes e interconectividad de los diferentes equipos de la red privada IP por los que circule la voz, esto todavía es más crítico de cara a la conexión con los servicios IP trunking que las empresas puedan contratar con un operador. En realidad existen dos tipos de soluciones de enlaces de voz en IP hacia las redes públicas, los llamados IP Trunks y los llamados SIP Trunks. IP Trunk. Esto es simplemente un túnel por el que viajan los servicios de voz del cliente desde la red privada hacia la red pública de voz. Esta solución reduce significativamente los costes de las líneas de acceso RTB convencionales al concentrar un montón de ellas en enlaces IP hacia el operador. Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 4

5 Además este tipo de enlaces son bastante fácil de conseguir mediante pasarelas H323 de las centralitas o incluso mediante la concentración de los actuales enlaces TDM de las centralitas en un dispositivo concentrador de trunking IP hacia la red del operador. Es casi como si las líneas públicas estuvieran conectadas a las centralitas. SIP Trunk. En este caso lo que se conecta a la red pública es un Call Manager que habla SIP y mediante este tipo de enlaces que ofrecen los operadores (en España no está claro su soporte todavía por Telefónica) se pueden conectar los diferentes nodos sin necesidad de construir una red punto a punto o de convertir los servicios de voz a TDM para luego volverlos a convertir a IP (como en el caso anterior) para hablar con terceros que también dispongan de servicios SIP (por ejemplo otros call managers en otros países) El problema que tienen este tipo de soluciones IP Trunk o SIP trunk es el grado de compatibilidad que se pueden conseguir entre los equipos finales de los clientes y los de los operadores, esto es, que tipos de servicios (más allá del simple establecimiento de llamada) sean interoperables entre ellos. Estas consideraciones son aún más críticas cuando se quieran utilizar este tipo de enlaces para la centralización de los servicios de los Call Centers, en los que una mala calidad de los servicios de voz Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 5

6 puede redundar en una mala satisfacción de los servicios de atención a los usuarios o clientes que estén al otro lado del mundo. El estándar más soportado para este tipo de interconexiones es el SIPconnect. En él se define como se debe de conectar una PABX empresarial con los servicios de VoIP del operador. No vamos a desarrollar en este documento el alcance de este protocolo, solo indicar que cubre la mayoría de los aspectos de la interconexión (DNS, seguridad de la señalización, firewall y NAT transversal, autentificación, contabilidad, direccionamientos de red pública y SIP, calidad del servicio QoS, gestión de media, ) Los enlaces SIP trunk son mucho más versátiles que los simple IP trunk. Estos últimos son básicamente equivalentes a una VPN, mientras que los SIP trunk añaden inteligencia, lo que permite, por ejemplo, reducir los costes de las inversiones, gestión de rutas de mínimo costes, conexión de oficinas remotas, etc.). Por ejemplo podríamos tener varios enlaces SIP trunk conectados a nuestra red y utilizar aquellos que tengan el coste inferior (LCR: Less Cost Routing) en función de los destinos de las comunicaciones (países, geografía, ). Cabe destacar que el protocolo SIP ha sido diseñado para soportar diferentes tipos de comunicaciones en tiempo real (presencia, mensajería instantánea, transferencia de ficheros, compartición de aplicaciones, colaboración, pizarras electrónicas, videoconferencia, m2m e incluso alarmas). Es la VoIP sobre SIP con los codecs de voz de alta definición (7Khz y 14Khz) la que permitirá un nuevo nivel de calidad en las conversaciones de voz. Los pasos que nuestras empresas den en la dirección de implantar el SIP para sus comunicaciones de voz les servirán para establecer las bases de las comunicaciones en tiempo real del futuro. Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 6

7 INTEROPERABILIDAD En el caso de los IPTrunk básicos la interoperabilidad se reduce a la conexión entre los circuitos de la PABX interna y los equipos intermedios a instalar por el operador para conectar la red privada con la pública. Dado que en este escenario la conexión es fija no existen grandes complejidades con la interoperabilidad de la señalización. Es de esperar que si un IPTrunk está bien dimensionado y el operador puede controlar los extremos de la red, la puesta en marcha del servicio se haga sin grandes dificultades. Los enlaces SIP trunk son un poco más complejos de configurar. Aunque el estándar SIP está diseñado pensando en la interoperabilidad, la verdad es que integrar equipos SIP de diferentes proveedores lleva su tiempo, pues al final, siempre aparecen pequeñas inconsistencias sobre la interpretación de algunas especificaciones SIP por los diferentes fabricantes. Con el SIP trunking los operadores usan también diferentes equipos de distintos fabricantes de pasarelas que tienen requerimientos que nos son iguales en lo que se refiere a la autentificación de los usuarios del SIP Trunk. Esto conduce que si una empresa quiere usar distintos SIP trunks de más de un operador (para conseguir redundancia o por ejemplo la ruta más corta entre países) deberá de estar preparada para tratar con la complejidad de la interoperabilidad de varios SIP trunks que se comportan de diferente manera. Ejemplos de funcionalidades sobre las que habrá que tener cuidado para verificar su grado de interoperabilidad: 1. Sedes y conversaciones fuera de la red corporativa de la empresa (zonas sin SIP). Por ejemplo los accesos en telefonía IP desde oficinas con NAT sin SIP (incluso desde casa o desde un hotel) 2. Transferencia de llamadas. Algunos operadores no soportan esta funcionalidad y también algunos clientes SIP tampoco la tienen. En otros casos el usuario puede hacer una transferencia de llamada pero no puede detectar si la conversación ha sido recogida correctamente por la persona a la que se le ha hecho la transferencia. Si se produce un fallo en la transferencia, la llamada se suele cortar. Existen otras consideraciones que se deberán de tener de cara a una correcta interconexión entre los servicios de VoIP y los públicos y aunque no las vamos a desarrollar en este documento si las vamos a mencionar, pues tendrán gran relevancia de cara a la explotación y utilización de los SIP Trunk, entre ellas podemos destacar la seguridad, la señalización y el control del media. Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 7

8 CONSIDERACIONES SOBRE CALIDAD Y FIABILIDAD Será la calidad de voz bastante buena? Esta es la típica pregunta que casi todos los clientes que implementan IP/SIP trunking se hacen. Tendremos la disponibilidad que necesitamos? La respuesta a estas preguntas es que SI. El que la voz vaya sobre IP no es lo más importante, la clave para un servicio de calidad es como se gestiona y planifica la red. DIFERENTES APROXIMACIONES A LA QOS En todas las redes públicas existen compromisos de diseño y posibles cuellos de botella. De esta manera serán los Operadores con sus diferentes estrategias los que marcarán las diferencias en la calidad de los servicios que prestan a sus clientes. Así podemos destacar dos tipos de aproximaciones en función de cómo controlen los operadores la red por la que prestan sus servicios. OPERADORES QUE CONTROLAN LA CONEXIÓN COMPLETA En este caso el operador es dueño de la conexión y puede controlar los equipos que instalan en todo el recorrido desde la empresa hasta el punto de terminación del SIP Trunk con la red pública. Esto les permite priorizar el tráfico de voz sobre los datos y también tener diferentes SLA s con distintos clientes. SOBRE PROVISIÓN DE ENLACES El operador que presta los servicios SIP trunking consigue una buena calidad simplemente sobredimensionando los enlaces, de manera que aunque no controla todo el circuito extremo a extremo, mediante esta estrategia de utilización de anchos de banda superiores a los necesarios consiguen evitar los problemas de congestión. PRIORIZACIÓN DEL TRÁFICO DE VOZ La maximización del uso de los enlaces IP por los operadores (empresas) conduce a enviar la voz con los datos, esto redunda en una reducción significativa de los costes sin embargo por otro lado obliga a priorizar el tráfico de voz. Existen diferentes estrategias de priorización (incluso dinámicas) diseñadas para adaptarse a distintas condiciones de tráficos. Incluso es posible activar los bits de Type of Service (TOS) /o DiffServ a nivel de paquete para que los routers en la internet los prioricen! Cada empresa deberá de definir con su proveedor la mejor de las alternativas para priorización de la voz en función del diseño de la solución IP/SIP trunking que se decida a implantar y de los tipos de servicios Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 8

9 que deban de estar soportados (ejm. Call Centers). Evidentemente el que el operador controle todo el circuito extremo a extremo ayudará a conseguir el comportamiento buscado. CONTROL DE CONGESTIÓN Se implementa en los equipos de los extremos de la red, de manera que se asegure que no es posible iniciar más llamadas de las que los enlaces pueden enviar. El administrador define la cantidad de ancho de banda que se dedica a la voz y el ancho de banda por llamada en función del códec que se use para la voz. Los equipos de interconexión entre las redes privadas y públicas mantienen un registro de todas las llamadas y cuando se usa la totalidad del ancho de banda asignado ya no se pueden hacer o recibir más llamadas (se manda el mensaje service unavailable al terminal del usuario). Ojo habrá también que dejar algo de ancho de banda para las llamadas de emergencia. MALA CALIDAD DE LA VOZ POR UN PROBLEMA DEL TERMINAL O DE LAN INTERNA La mala calidad de la voz es muchas veces debido a un problema del terminal o del cliente IP. Todo el mundo sabe que las prestaciones de un PC se degradan con el tiempo debido a una mala gestión de las instalaciones de software y a la fragmentación de los discos duros. Cuando las conversaciones se hacen desde softphones, estos problemas afectan a la calidad de la voz. Además, algunos PC s no tienen una tarjeta de audio optimizada para voz. Si se van a utilizar los PC como terminal de voz se recomienda disponer de un auricular/micrófono de altas prestaciones. También la LAN puede ser un cuello de botella, incluso un mal diseño y priorización de tráficos puede afectar al QoS (ver punto desarrollado sobre Red Privada). MPLS Muchos operadores ofrecen MPLS como un método para conseguir QoS de los servicios VoIP. En el fondo una red MPLS es una VPN gestionada por un operador. De todas maneras también es posible conseguir buena calidad de los servicios de voz sin necesidad de usar este tipo de circuitos. Creemos que es más importante que el operador controle el circuito extremo a extremo de los enlaces (red privada a red pública) que el tipo de protocolo que se utilice para enviar los servicios de voz. También hay casos en los que los SIP trunks que se encapsulan en MPLS son solo para voz. De esta forma no se soporta la conectividad global SIP sobre la Internet y entonces la solución es simplemente una sustitución de las líneas TDM. FIABILIDAD DE LOS SIP TRUNKS Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 9

10 A veces se dice que una conexión SIP Trunk no es igual de fiable que una conexión tradicional TDM. Es cierto que una conexión SIP depende más de la energía y que las líneas TDM suelen tener un menor tiempo de caída en muchas partes del mundo. Sin embargo las PABX empresariales también dependen de la energía eléctrica, de manera que es necesario en ambos casos definir e implementar una política para disponer de las UPS necesarias para conseguir la fiabilidad que necesitamos. Además la línea TDM cuando está caída no envía ninguna conversación de voz. Sin embargo con SIP trunk existen soluciones de enlaces de backup alternativos. Es más, una solución basada en SIP trunks puede ser más fiable debido a las diferentes rutas alternativas que se pueden gestionar de manera automática por la red. Incluso es posible mandar las conversaciones por internet. Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 10

11 BASES PARA EL ESTABLECIMIENTO DE UNA METRICA DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE LOS SERVICIOS DE VOZ SOBRE IP/SIP TRUNK Existen varias líneas de trabajo para estandarizar la calidad de la voz sobre enlaces IP / SIP Trunk. Pon un lado está lo relativo los servicios de voz soportados por la red del operador a la que se conecte la empresa y por otro está la propia calidad de la voz. Como ya se ha indicado anteriormente la base para definir las posibilidades de interconexión (interworking) entre una red privada y la red pública de un operador viene dada por el nivel de compatibilidad que ambos puedan tener con el protocolo SIP Connect 1, es decir por el grado de soporte de este protocolo por las plataformas (centralitas + media gateways + call manager) empresariales y los servicios de VoIP del operador. En función del grado de cumplimiento de este estándar por las partes se podrá llegar más lejos en lo que a funcionalidades de los servicios de voz se refiere. Por otro lado si nuestro cliente se decantara por un servicio básico IP Trunk, sería en principio más sencilla la integración aunque puede que se pierdan gran parte de las ventajas aportadas por los SIP Trunks (redundancia, LCR, conectividad directa en VoIP, ) La otra línea de trabajo para la definición de la calidad de la voz es mediante la medición de la calidad de la red IP y de la calidad de la voz percibida que circula por ella. En cuanto a la calidad salud de la red IP nuestra recomendación va en la línea de la implantación de sistemas de medición en tiempo real basados en herramientas que automáticamente verifican la calidad del circuito extremo a extremo del tipo a los considerados en nuestra oferta sobre Herramientas de QVoIP. Estos sistemas permiten definir un patrón de comportamiento y prestaciones correctas de la red durante el proceso de implantación. Así y después de la verificación de que la configuración de los equipos y de los enlaces ha sido correcta y de que la calidad de la voz es la necesaria, se definen una serie de parámetros de medida del sistema global que son analizados de manera continua (anchos de banda disponibles, identificación de problemas de congestión, enrutamientos, errores de paquetes, retardos, latencias, ) Una correlación de manera continúa de estos parámetros durante el funcionamiento del sistema con los patrones establecidos permite establecer si existe o no algún tipo de incidencia en la red privada/pública que pueda afectar a la calidad de la VoIP. Sin embargo esto no es suficiente, pues también es posible que aunque la desviación sobre los parámetros óptimos de la red IP sea pequeña, la calidad de la VoIP se degrade. Es por esto que se hace necesaria una estrategia complementaria de medición de la calidad percibida en base a algoritmos que intentan aproximar el resultado de un montón de mediciones a un cierto parámetro de calidad de voz. La herramienta comúnmente aceptada por todos los actores en este tipo análisis de calidad percibida es el MOS (Mean Opinion Score). El cálculo del MOS se hace en base a unos patrones de voz enviados y correlados al otro extremo con la conversación recibida. A estas dos señales se les aplican unos algoritmos que permiten de manera sencilla determinar la calidad de la voz. La siguiente tabla sirve de indicación de estas valoraciones (cuantas más altas mejor): 1 Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 11

12 Las empresas deberían de asegurase que tanto los circuitos de voz que entran y salen de su red corporativa tienen un MOS adecuado (min. 4.0). Por lo tanto nosotros recomendamos la creación de tres métricas para la valoración de los servicios IP/SIP que los operadores puede prestar: 1. Métrica relacionada con la compatibilidad SIPconnect (nivel de compatibilidad entre PABX empresariales y los servicios de red pública ofrecidos por el operador) 2. Métrica relacionada con la red de transporte IP (disponibilidad, latencia, retardos, MTTR, ) 3. Métrica relacionada con el medio (jitter, MOS, ) Sería aconsejable disponer de un sistema que permita calcular estos parámetros no solo desde dentro de la red privada si no también desde un usuario al otro extremo de la red pública. La mayoría de los operadores que dan estos servicios ofrecen a su vez a sus clientes herramientas que permiten controlar en gran medida estos parámetros. Metodología de Medición de Calidad de Voz sobre IP/SIP Trunks 12

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