Telefonía IP y VoIP

Conesa y Huidrobo (2006), definen: “En una llamada telefónica IP estamos comprimiendola señal de voz y utilizamos una red de paquetes sólo cuando es necesario. Los paquetes de datos de diferentes llamadas, e incluso de diferentes tipos de datos, pueden viajar por la misma línea al mismo tiempo. Además, el acceso a Internet cada vez es más barato, muchos ISP lo ofrecen gratis, sólo se paga la llamada, siempre con tarifa local, mucho más barata. También se empiezan a extender las tarifas planas, conexiones por cable, ADSL, etc., con lo que el ahorro de costos para los usuarios es evidente”. [2] (p.270)

De igual forma, los mismos autores (2006), detallan que “La telefonía IP se refiere a la utilización de una red IP (privada, o pública, como es Internet) por la que transmitimos los servicios de voz, fax y mensajería. Ésta red IP puede ser utilizada para realizar las llamadas internas de l apropia empresa, así como para las llamadas externas, usando, por ejemplo, Internet en lugar de la red de telefonía pública conmutada (RTC/RDSI)”.[2]

La VoIP es la tecnología usada para el funcionamiento de la telefonía IP. VoIP gestiona el envío de información de voz utilizando IP (Protocolo de Internet). La información analógica vocal se transforma en paquetes digitales diferenciados que se envían por la red. Los paquetes de Información de voz viajan por la red IP, del mismo modo que los datos generados por una comunicación de correo electrónico. [2]

La Telefonía IP es una aplicación inmediata de esta tecnología, de manera que permita la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP u otras redes de paquetes utilizando un PC, gateways, unidades de multiconferencias y teléfonos estándares. En general, soporta los servicios de comunicación de voz, fax, mensajes de voz, etc. que se transportan vía redes IP, Internet normalmente, en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional.[2]

Los pasos básicos que tienen lugar en una llamada a través de Internet, o cualquier otra red IP, son: conversión de la señal de voz analógica a formato digital y compresión de la señal a protocolo de Internet para su transmisión. En recepción se realiza el proceso inverso para poder recuperar de nuevo la señal de voz analógica. Cuando hacemos una llamada telefónica por IP, nuestra voz se digitaliza, se comprime y se envía en paquetes de datos IP a la persona con la que estamos hablando. Cuando éstos alcanzan su destino, son ensamblados de nuevo, descomprimidos y convertidos en la señal de voz digital. [2]

A continuación se definirán algunos conceptos que forman parte de la Telefonía IP:

• Digitalización de la Voz

Según Reyes (2007), “éste es el proceso que permitirá enviar señales como la voz humana que originalmente es una señal analógica como la mostrada en la figura 05, sobre enlaces de comunicación digital creados exclusivamente para el envío de 1s (unos) y 0s (ceros).”[4] (p.15)

En principio se debe recordar que el formato que tiene la señal original que se ingresa al sistema telefónico tradicional, se trata de una señal analógica del tipo sinusoidal o para ser más exactos, de la sumatoria de múltiples señales de tipo sinusoidal.

Figura 05. Forma de Onda (Voz humana)
Fuente: Reyes (2007)

• Compresión y Expansión

Reyes (2007), defiende que: “La palabra companding esta formada por dos palabras compressing (compresión) y expanding (expansión). En la técnica de compresión PCM (Pulse Code Modulation) los valores de una señal analógica son redondeados a una escala no lineal. Esta data es comprimida para luego ser enviada, y al recibirse se expande usando la misma escala no lineal. Esta técnica reduce los niveles de ruido de la señal recibida. Existen dos tipos de companding mostrados en la figura 06, y se diferencian básicamente en función de si son o no lineales. Estos métodos de companding son: alaw y μ-law.”[4](p.15)

Más adelantes, reyes (2207) continúa: “Ambos métodos de companding tienen una escala de 16 valores, 8 positivas y 8 negativas, sin embargo la diferencia entre ambos métodos de companding es que el μ-law tiene 16 sub-escalas lineales en cada región definida entre cada dos valores de la escala, este es un mecanismo muy usado en Norteamérica, Japón y algunos otros paises asiáticos. El companding a-law esta compuesto por sub-escalas logarítmicas dentro de cada región. Este último mecanismo es capaz de generar señales con una mejor relación señal-ruido, el cual es un parámetro de calidad de voz. El companding μ-law es el método mas usado a nivel mundial. Es necesario además mencionar que para que una llamada se pueda establecer, debe coincidir el método de companding utilizado en ambos extremos.”[4](p.16)

Figura 06. Métodos de companding μ-law y a-law (CVOICE 4.1, Cisco Systems, Inc)
Fuente: Reyes (2007)

• Códecs

Se puede encontrar en Wikipedia (2008), “La voz ha de codificarse para poder ser transmitida por la red IP. Para ello se hace uso de Códecs que garanticen la codificación y compresión del audio o del video para su posterior decodificación y descompresión antes de poder generar un sonido o imagen utilizable. Según el Códec utilizado en la transmisión, se utilizará más o menos ancho de banda. La cantidad de ancho de banda suele ser directamente proporcional a la calidad de los datos transmitidos. Entre los codecs utilizados en VoIP encontramos los G.711, G.723.1 y el G.729 (especificados por la ITU-T).”[1]

Por otro lado Reyes (2007), dice que “El proceso mediante el cual una señal analógica se transforma en una representación digital lo realizan los codecs (codificador-decodificador). Este proceso se logra por medio de la evaluación de la forma de onda original. La señal resultante tiene por nombre PCM y según el ITU-T (Internacional Telecommunication Union - Telecommunication) esta estandarizado bajo la regulación G.711.”[4]

Este tipo de codec usa el algoritmo de forma de onda y existen varios tipos, ellos básicamente dependen de la generación de una representación binaria dependiendo directamente de la forma de una señal original, es decir, de sus valores de amplitud en un instante determinado, y luego asignando valores representativos de dicha amplitud, en principio con 8 bits, se puede realizar la representación de cada valor de amplitud con una menor cantidad de bits como se puede observar en la figura 07. Esto ocasionaría que el ancho de banda neto utilizado sea menor, por ejemplo si se hace la representación en binario con 4 bits, el resultado seria una señal de 4 bitsx8000 (1/seg.)=32Kbps, es decir, el ancho de banda asignado a una llamada será de 32Kbps, sin embargo se estaría sacrificando considerablemente la calidad de la voz, pues el muestreo seria cada vez menos fiel en base a la señal original.

Figura 07: Cuantificación con menor cantidad de bits.
Fuente: Reyes (2007)

Posteriormente se desarrolló un algoritmo que no evaluará la onda entrante en función de la forma, sino de la fuente de la señal o de su origen, dicha fuente es la voz humana, estos se conocen como algoritmo fuente o vocoders y funcionan tal como se ejemplifica con el esquema de la figura 08. Este método es una predicción de la señal entrante con el fin de emular porciones de sonido siguientes (no analizadas, sino predichas), y enviar mayor cantidad de información en menos tiempo. Estos algoritmos, si bien permiten una utilización óptima del ancho de banda por llamada, no garantizan una buena calidad de la voz, generando señales salientes metalizadas, de hecho han sido paulatinamente reemplazados por los codecs híbridos.

Figura 08: Sistema vocal humano – Vocoder
Fuente: Wikipedia.org (consulta 2008)

• Servicios de VoIP

Acerca de los servicios de VoIP, Reyes (2207), explica que: “Las redes de datos han evolucionado hasta el punto que el paradigma de establecer comunicación de IP sobre cualquier protocolo capa 2, ya sea Ethernet, Frame Relay, PP, ATM, etc., es decir, IP sobre cualquier cosa, ha dejado de ser una novedad. De hecho se ha invertido al punto que hoy día el paradigma es cualquier cosa sobre IP, y se habla ahora de aplicaciones sobre IP, cualquiera de ellas, desde una simple transmisión de datos, hasta una videoconferencia. Las redes IP han permitido tal versatilidad, que se están utilizando mecanismos especializados para permitir la encapsulación y posterior transmisión de cualquier tipo de aplicación sobre la PDU de capa 3: El paquete IP.”[4](p.19)

“Para realizar esta transmisión de voz sobre IP, es necesario el soporte de protocolos y recursos existentes en capa 4. La figura 09 muestra el diagrama básico que posee un sistema de voz sobre IP típico.”[4](p.19)

Figura 09. Ejemplo de una infraestructura de VoIP
Fuente: http://www.3cx.es

• IP/PBX

Una IP/PBX es una central de conmutación (PBX) compatible con el protocolo IP para conectar teléfonos mediante el uso de una red de área local Ethernet o de conmutación de paquetes y que envía sus conversaciones de voz en paquetes IP. Una IP/PBX híbrida es compatible con el protocolo IP para enviar conversaciones de voz en paquetes, pero también conecta teléfonos analógicos y digitales de conmutación de circuitos con multiplexión por división de tiempos (TDM). Una IP/PBX es un equipamiento de conmutación de teléfono que reside en una empresa privada en lugar de una empresa telefónica.

Las IP/PBX son frecuentemente más fáciles de administrar que las PBX heredadas, ya que los administradores pueden configurar fácilmente sus servicios de IP/PBX mediante un explorador de Internet u otra utilidad basada en IP. Además, no es necesario instalar cables, cableados, ni paneles de conexión adicionales. Con una IP/PBX, trasladar un teléfono basado en IP es tan fácil como desenchufarlo y volverlo a enchufar en otro lugar, en lugar de los costosos servicios necesarios para trasladar un teléfono de un proveedor de PBX heredada. Asimismo, las empresas propietarias de una IP/PBX no tienen los costos adicionales de infraestructura necesarios para mantener y administrar dos redes separadas de conmutación de circuitos y de conmutación de paquetes. (Reyes, 2007)[4](p.21)

Figura 10. Ejemplo de un esquema con IPBX
Fuente: http://www.voipgate.com

 

 

San Cristóbal, 29 de Febrero de 2008