1. Interoperatividad

Arquitectura de Telefonía IP vs. Arquitectura del Servicio Telefónico Tradicional

La telefonía IP no es un reemplazo de la telefonía tradicional en la red del servicio telefónico ordinario o tradicional. De hecho, al momento la telefonía IP depende de la red de intercambio local para poder operar. Las diferencias arquitectónicas entre el sistema VIP y el sistema de telefonía tradicional son considerables. La Tabla 1 ofrece una comparación de las características principales que permiten evaluar una red conmutada de circuitos que utiliza multiplexación por división de tiempo (TDM) y una red conmutada de paquetes (Frame Relay, ATM o IP). Vale citar que esta comparación es referencial ya que no toda la conmutación de circuitos se realiza mediante TDM. La Tabla 2 indica las características básicas de voz que se deben tomar en cuenta al evaluar aplicaciones voz sobre datos.

El modelo de Redes de Datos Abiertos (ODN) ha sido la base de la Internet y se ha caracterizado por el hecho de separar los componentes en cuatro capas que permiten la sustitución del componente en cada capa, proveyendo así una flexibilidad que permite la introducción de nuevas normas que pueden competir con las normas existentes. Su arquitectura se asemeja mucho al modelo de computación universal, incluyendo elementos parecidos tales como: información distribuida, componentes en módulos, interoperabilidad y funcionamiento universal.

En comparación, dentro del modelo tradicional de telecomunicaciones, la aplicación (llamadas de voz) se vincula con la red de transporte, lo cual no ofrece tanta flexibilidad. El sistema tradicional de telefonía de voz es conmutado por circuitos y puede ser visto como una serie de redes centrales en base a “hubs”, en donde cada hub se engrana con enlaces de alta capacidad. Cuando se hace una llamada, la red intenta establecer un circuito fijo entre los dos puntos terminales. Si la llamada logra completarse, un circuito que se extiende por el largo de la red entera entre los dos puntos terminales se dedica a esa llamada particular; no se podrá usar este circuito para otra llamada hasta que termine la llamada original. Mientras que esta figura asegura una fiabilidad y calidad asombrosas, en la realidad, requiere de sólo una pequeña porción (~ 20 Kbps) del ancho de banda disponible (64 Kbps) para transmitir los datos (en este caso, la señal de voz). Además, “se desperdicia” más ancho de banda durante pausas en la conversación (ya que no se transmiten datos). Por esto, aunque las redes conmutadas de circuitos son muy fiables y de alta calidad, lo hacen a expensas de un uso ineficiente de la capacidad disponible.

Tabla 1. Características claves mediante las que pueden evaluarse las redes

Tabla 2. Requerimientos básicos de características de voz para aplicaciones de voz sobre datos

Normas y Protocolos

En el Apéndice N° 4 se detalla un conjunto completo de normas relacionadas con transmisión por paquetes incluyendo IP. Adicionalmente, véase el documento de descripción de Normas de Redes de Próxima Generación de CITEL en su versión actualizada (CCP.I-TEL/doc. 1658rev.2/09).

2. Facilidad en la Velocidad de Creación e Implementación de Nuevos Servicios

Los protocolos de control de las comunicaciones de voz sobre IP presentan interfaces de programación de naturaleza similar a las que presentan otros protocolos informáticos. Entre otros, se pueden mencionar el acceso a las bases de datos, el envío de correo electrónico, etc. Esto hace que sus funcionalidades estén disponibles para un desarrollador de software en un formato que le es familiar. Estas interfaces de programasción de aplicaciones (API – Application Program Interface) facilitan el desarrollo de servicios avanzados con herramientas de desarrollo de software convencional, con lo cual se incrementa la cantidad de personas que pueden desarrollar servicios de comunicaciones avanzados, potenciando la aparición de nuevos servicios.

3. Convergencia de Tráfico en un solo Tipo de Red

Los problemas generados por el gran número de redes de telecomunicaciones heterogéneas existentes están motivando el estudio de mecanismos que favorezcan la homogeneización de los medios de transporte de voz y datos. Resulta necesario entonces, encontrar la tecnología que permita la convivencia -en la misma línea- de la voz y de los datos.

La popularización de Internet provocó un crecimiento exponencial en el volumen del tráfico de datos que se cursa por las redes de telecomunicaciones. Este crecimiento -más notable en los países desarrollados- ha hecho que el volumen de tráfico de datos haya sobrepasado el volumen del tráfico de voz transportado por la mayoría de las redes de los operadores telefónicos tradicionales (no así los ingresos).

Las redes de conmutación de circuitos no son óptimas para el transporte de tráficos de datos. Se requiere, en estos casos, una red que use conmutación de paquetes.

La evolución tecnológica impulsa la convergencia de servicios en una única red basada en IP. El estado del arte alcanzado es tan elevado que hoy día involucra no solo a los servicios fijos sino también a la infraestructura y servicio móviles.

Debido a este hecho, cada día estamos un poco mas cerca de implementar una sola infraestructura para servicios fijos y móviles sobre una infraestructura alámbrica o inalámbrica. Complementariamente, los usuarios están consiguiendo mas transparencia y servicios no importa donde están, o como acceden a la red.

Las tendencias tecnológicas están impactando prácticamente en toda la industria de comunicaciones y de la información. Ella promete un gran cambio en la forma en la cual nosotros, como consumidores, usamos los servicios de comunicaciones a toda hora, en cualquier lugar y usando cualquier dispositivo. Esto puede ser considerado como compuesto por cuatro componentes clave (servicio, terminales, red y convergencia de industrial), todas las cuales están interrelacionadas y son críticas para el exitote las otras.

Los servicios ofrecidos en un entorno convergente fijo-móvil (FMCCM) serán con ubicuidad, y personalizados a través de múltiples dominios. La convergencia fijo-móvil requiere de una nueva cadena de valor y estructura de mercado así como de una manera diferente de definir el valor del usuario final de acuerdo a su naturaleza diferente.

Para los operadores, el camino a la convergencia está también focalizado en la necesidad de reducir costos y lograr una migración no costosa hacia una red todo-IP en el momento preciso. Desde la perspectiva del operador, el éxito de la convergencia de redes es migrar desde la actual red troncal de conmutación de circuitos y de paquetes a una red troncal única que soporte las tecnologías de acceso existentes en los dominios fijos y móviles. Esta evolución es progresiva, toma cierto tiempo para ser llevada a cabo, pero es un factor clave en la habilidad del operador para reducir su OPEX a largo plazo e incrementar su competitividad entre otros así como lograr ciertos beneficios.

Algunos asuntos deben ser claros para los lectores, nadie sustituye una vieja central telefónica (PSTN) para continuar dando solo servicio telefónico con la última tecnología. Se la sustituye para ingresar a un nuevo y más amplio mundo que es el de los servicios multimedia...

Para los reguladores, la convergencia es un desafío para tener disponibles servicios mas accesibles y nuevas facilidades manteniendo una competencia equilibrada y la QoS así como incrementar la competitividad y seguridad del país para los ciudadanos. Menores costos implican también la posibilidad de alcanzar mejores índices de penetración.

Algunos asuntos mencionados aquí de forma general están descriptos en la sección apropiada de esta Carpeta Técnica o se hallan incluidas en otros trabajos de CCP I y pueden ayudar a los lectores en su camino en atravesar esta evolución.

4. Ubicuidad del Protocolo IP

La presencia masiva del protocolo IP y los protocolos relacionados tanto en los equipos de red como en los equipos terminales es una de las razones principales para la adopción de la telefonía IP. Una razón importante es el hecho de que IP existe en la PC del usuario, a diferencia de otras tecnologías potencialmente competitivas que operan como interfaces de usuario de red.

La existencia del IP en las PC de los usuarios le da una ventaja competitiva por sobre las otras tecnologías existentes para lanzar el tráfico de voz. Puede ocurrir que varias personas utilicen la PC para hacer llamadas telefónicas. Por otra parte, cada vez es más común la telefonía basada en computadora (Computer Based Telephony) y también se está volviendo una extensión natural más del sistema telefónico. Además, el IP funciona tanto en redes de área amplia (WAN) como en redes de área local (LAN).

5. Avances en las tTecnologías de Ddigitalización y Ppaquetización de la vVoz

Otra razón fundamental para el funcionamiento de la telefonía por Internet es la maduración de las tecnologías. Gran parte de ellas cuentan con el respaldo del funcionamiento en gran escala de los Procesadores de Señales Digitales (Digital Signal Processors o DSP). Los DSP dan origen a los módems de alta velocidad y a los codificadores y decodificadores de voz. Los DSP se producen en masa y son comparativamente baratos; por lo tanto, su operación y su rendimiento de alta velocidad son la solución para la provisión de aplicaciones que –hace unos años- eran inconcebibles.

Todos los ahorros logrados por el uso de VoIP se hacen mayores a medida que el costo del equipamiento necesario se abarata debido al avance tecnológico. Estas mejoras, a su vez, redundan en que se vaya obteniendo un mayor calidad de voz.

Estas mejoras, a su vez, redundan en que se vaya obteniendo una mayor calidad de la voz.

6. Reducción de la anchura de banda

Las técnicas de transmisión de vVoz por mediante el protocolo IP permiten obtener ganancias en la capacidad de los enlaces requeridos para su transporte. Sin embargo, esta ganancia es obtenida a costa de una reducción en la calidad y sólo es explotada en aquellos ambientes en el que el costo de la capacidad es dominante, tal como las comunicaciones internacionales. La ganacia de capacidad puede obtenerse mediante:

La ganancia de capacidad puede obtenerse mediante:

• Compresión de la voz: Debido a que las técnicas de VoIP son más modernas que las usadas en la telefonía tradicional ofrecen la flexibilidad de poder utilizar diferentes códec de voz. Entre estos pueden usarse códecs como G.723.1 y G.729 que tiene la capacidad de reducir la tasa de bits necesaria para transmitir la voz. La voz digitalizada a 3,4Khz, con una profundidad de 8 bits por muestra con 8000 muestras por segundo, requeriría una tasa de bits de 64Kbps. Mediante, por ejemplo, G.729 esta tasa de bits puede reducirse a 8Kbps (¡8 veces!) sin una pérdida considerable de calidad (pérdida que aumenta notoriamente cuando se producen cadenas de compresión-descompresión como, por ejemplo, múltiples tránsitos VoIP-PSTN-VoIP, o transcodificación, por ejemplo VoIP-GSM). Esta ganancia se ve reducida por el hecho de que para el transporte de las muestras de voz comprimida a través de la red IP deben agregarse una cierta cantidad de información de utilidad para los elementos de la red. Esta información adicional, o overhead, hace que la capacidad de 8Kbps requerida por el códec, se incremente a 24Kbps aproximadamente.

• Supresión de silencios: Consiste en que cuando no se detecta actividad vocal, el equipo codificador no envía paquetes a la red y reanuda el envío cuando detecta activada vocal. Mediante esta técnica se explota la naturaleza estadística de la multiplexación de los enlaces en una red de paquetes. La ganancia en la capacidad que podría obtenerse con esta técnica llega a un 60%. Sin embargo produce una reducción en la calidad debido a que se produce cierta antinaturalidad y la posible pérdida del comienzo de las frases.

En ambos casos se obtiene una notable reducción de información (Kbits) que se traduce en menores requerimientos de capacidad de tráfico lo que conduce a un menor ancho de banda si se lo compara con el canal digital tradicional.

Tecnologías de circuitos conmutados y de paquetes conmutados (Fuente: Gartner Group)

No obstante debe tenerse en cuenta que la voz requiere de una periodicidad y regularidad en la transmisión de la información que IP no puede garantizar. Por ello, aunque se requieren unos pocos Kbps en promedio para llevar la voz, en aquellos lugares donde se usa VoIP, o se ha estudiado y llegado a conclusiones sobre este tema, siempre se habla de usar accesos en banda ancha dedicados a llevar VoIP.

Oscar Avellaneda
Coordinador Carpeta Técnica 2 (parte 2)
Estudio sobre caracteristicas de la voz basadas en redes que usan IP