¿Cómo está conformado
un paquete de voz sobre IP?
La voz sobre IP, es un tecnología que
permite la transmisión de voz a través
de redes IP en forma de paquetes de datos, es decir que la señal de voz se
envía de forma digital, en paquetes de datos. Los protocolos que se utilizan
para enviar la señal de voz en forma digital son conocidos como protocolos de
voz sobre IP. Las llamadas telefónicas se realizan por medio de un muestreo y
digitalización de la voz, para después ser encapsulada en paquetes, esto bajo
el control de diferentes protocolos de señalización.
Una red de voz sobre IP se compone de: un
Gateway que convierte las señales desde las interfaces de la telefonía
tradicional a VoIP; terminales que son equipos de los usuarios que pueden ser
IP, un servidor que provee el manejo y funciones administrativas para soportar
el enrutamiento de llamadas a través de la red. El direccionamiento es
requerido para identificar el origen y destino de llamadas, también es usado
para asociar las 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.
Una vez la llamada haya sido establecida,
por medio de alguno de los protocolos de señalización de voz será digitalizada
y transmita a través de la red de tramas IP. El software del módulo de
paquetización de los terminales IP o las paralelas entre la RTPC y la red IP,
normalmente es implementado por un procesador digital de señales el cual toma
muestras de voz a una frecuencia determinada, estas muestras digitales se
codifican y comprimen mediante codecs (codificadores decodificadores) normados
internacionalmente como G.723.1, G.729, G.726, G.728 o G.711, para diferentes
algoritmos de comprensión y razón de bits.
Cada códec tiene una sensibilidad de
pérdidas de paquetes, que depende de la implementación del mismo. La
arquitectura para un servicio VoIP debe poder hacer la cancelación de eco,
eliminación de jitter, sincronización de reloj, detección de actividad de voz y
detectar si la llamada procede de un fax o un módem. Los paquetes de voz
comprimidos se encapsulan en el protocolos de transporte de media RTP
(protocolo de tiempo real), que hace comprensión de la cabecera de protocolo
para optimizar el ancho de banda, este encapsula en el espacio de carga del UDP
(protocolo de datagramas de usuario) de la capa de transporte TCP/IP, y después
se encapsula en el protocolo IP, y este a su vez en el protocolo de la capa de
enlace. El protocolo RTCP controla los canales y detecta situaciones de
congestión de red y toma acciones de corrección.
En la anterior imagen se evidencia el
encapsulamiento de voz utilizando el códec G.729. En este ejemplo las muestras
de voz que ocupan 20 bytes se encapsulan en el protocolo RTP, este posee una
cabecera de 12 bytes, posteriormente se encapsula en un datagrama UDP, con el
fin de evitar las demoras y las retransmisiones en el evento en que se pierdan
algunos paquetes. Este tendrá 8 bytes de cabecera para puerto origen, destino,
suma chequeo y longitud. El datagrama se encapsula en un paquete IPv4, que
tiene 20 bytes de cabecera, utilizando 4 bytes para dirección de origen y
destino. Seguidamente se comprima la cabecera para retransmitirlo sobre la
trama de la capa de enlace, en el ejemplo aparece le protocolo PPP (protocolo
punto a punto) sobre una trama Ethernet, con 2 bytes de cabecera IP/UDP/RTP
comprimidos, 6 bytes de cabecera PPP y 2 bytes de cola.
2.2 ¿Cuál es el ancho de banda para un códec G
711 y G729 sobre una interfaz Ethernet?
Teniendo en cuenta que el envío de voz
sobre redes de datos se basa en paquetes, el ancho de banda requerido dependerá
del tráfico que generen estos paquetes, ya que el envío de voz sobre redes
utiliza el estándar RTP, y este a UDP, y terminan sobre IP, en donde la LAN
viaja a través de Ethernet. Esta sumatoria de protocolos obliga a que el ancho
de banda requerido para el tráfico de voz sobre Ethernet sea mayor al ancho de
banda de audio. En conclusión el ancho de banda para voz paquetizado en LAN
depende del tamaño de la ventana y el códec utilizado.
Por otro lado el códec G.711 es un
estándar para la codificación de audio, utilizado principalmente en telefonía,
tiene una tasa de 8000 muestras por segundo, proporcionando un flujo de datos
de 64 Kbit/s. Este códec tiene una ancho de banda utilizado en redes IP sobre
Ethernet de:
El códec G.729 es un algoritmo de
comprensión de datos de audio para voz en 10 milisegundos. Es usado en
aplicaciones de voz en IP debido a los bajos requerimientos en ancho de banda.
Opera en una tasa de 8 Kbit/s y tiene extensiones que operan en 6.4 Kbit/s y de
11.8 Kbit/s. Este códec tiene una ancho de banda utilizado en redes IP sobre
Ethernet de:
a.
De acuerdo con los conceptos
definidos en la actividad anterior, en una llamada telefónica que hace tránsito
entre una red conmutada por circuitos y una red conmutada por paquetes,
establezca la relación o equivalencia de intercambio de mensajes de
señalización.
Señalización
SIP: Es un protocolo de señalización para el
establecimiento, mantenimiento y terminación de sesiones entre usuarios. Estas
sesiones pueden tratarse de conferencias multimedia, chat, sesiones de voz o
distribución de contenidos multimedia. SIP tiene funciones como:
Redirección de llamadas
Resolución de direcciones
Determinar la disponibilidad de un punto final
Establecer llamadas punto a punto o multipunto
SIP se utiliza para el control de las
sesiones de comunicación multimedia como para llamadas de voz y vídeo sobre IP.
El protocolo SIP, se basa en mensajes de petición y respuesta, reutiliza muchas
de las reglas de codificación, códigos de error y campos de cabecera de HTTP.
Las funciones de control de llamadas (redirección, transferencia, cambio de
formatos y codificación, etc…) que proporciona están integradas con la
infraestructura web como los sistemas de programación que utilizan la interfaz
CGI.
Se
trata de un protocolo extremo a extremo donde toda la lógica se almacena en
dispositivos finales (excepto el enrutamiento de mensajes SIP). Es
independiente del protocolo subyacente, ya sea UDP, TCP, AAL5, X.25 o Frame
Relay. Las sesiones multimedia controladas por SIP pueden constar de varias
sesiones RTP sin que todos los participantes tengan por qué participar en todas
las sesiones RTP. SIP es un protocolo cliente-servidor de señalización al que
se pueden añadir nuevos métodos y capacidades.
Señalización
H.323
Es un conjunto de normas y protocolos para
permitir transmisiones multimedia en LANs (Local Area Network) basadas en IP.
Proporciona una base para la transmisión de voz, datos y vídeo sobre redes no
orientadas a conexión y que no ofrecen un grado de calidad del servicio, como
son las basadas en IP. Los terminales y equipos conforme a H.323 pueden tratar
voz en tiempo real, datos y vídeo, incluida videotelefonía. Forma parte de la
serie de protocolos H.32x, los cuales dirigen las comunicaciones sobre RDSI
(H.320), RTC o SS7.
La arquitectura de H.323 define todo lo
necesario (componentes, protocolos, señalización, códecs...etc) para llevar a
cabo la comunicación y garantizar así la compatibilidad entre dispositivos.
MIGRACIÓN DE UN SISTEMA DE TELEFONÍA EN PRODUCCIÓN HACIA VOIP CON ASTERISK 16.
Los componentes
principales del sistema H.323 son:
1. Terminales H.323:
que son puntos finales (equipos que usan directamente los usuarios) en una LAN.
2. Pasarelas que
trabajan como la interfaz de red entre la LAN y de conmutación de circuitos,
hacen de enlace con la red telefónica conmutada, actuando de forma transparente
para el usuario.
3. Porteros o
Gatekeepers que realiza funciones de control de admisión y otras tareas.
4.
MCU (Multipoint Control Unit) que ofrece conferencias entre tres o más puntos
finales.
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