Capitulo 2 del libro Comunicaciones unificadas con Elastix

1. INTRODUCCIÓN A LA
VoIP
Elastix® Certification
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2. ¿Qué es VoIP?
 La voz sobre IP o VoIP consiste en transmitir voz sobre protocolo IP.
 El concepto es muy amplio y existen muchas alternativas de
protocolos. Es una verdadera sopa de protocolos.
 La voz se paquetiza para poder ser transmitida en una red IP.
 El protocolo IP no fue diseñado específicamente para transportar voz.

3. VoIP: Una sopa de protocolos

4. Protocolo IP
 Uno de los protocolos más conocidos.
 Su nombre viene de Internet Protocol.
 Este protocolo ofrece un servicio “sin garantías” también
llamado del “mejor esfuerzo”.
 Los paquetes pueden llegar en desorden y son reordenados en
destino.

5. Protocolo IP
 Inclusive paquetes se pueden perder en el viaje.
 Este desorden y pérdida de paquetes puede afectar la calidad
de voz.
 Pese a todo se han encontrado maneras inteligentes de
resolver estos problemas lo mejor posible.

6. Dirección IP (1)
 Es un número único que identifica a un host conectado a una red IP.
 Consta de 32 bits o 4 octetos. En la práctica se usa una notación
donde cada octeto se traduce a decimal y se separa con un punto. Un
ejemplo de dirección IP es 130.5.5.26
 Una dirección IP está compuesta por dos partes, una identifica al host
y la otra identifica a la red a la cual pertenece dicho host.
 Para encontrar estas partes se utiliza otro parámetro llamado
máscara de red.

7. Dirección IP (2)
 La máscara de red es un número binario de 32 bits que también se
representa en una notación similar a una dirección IP.
 Empieza con unos y continúa así hasta alcanzar un número de unos
igual a la porción de la dirección IP que corresponde a la red.

8. Dirección IP (3)
 Por tanto en el ejemplo anterior obtenemos que la dirección IP
130.5.5.26 con máscara 255.255.255.0 pertenece a la red
130.5.5.0
 La máscara anterior fue una máscara de 24 bits, ya que habían 24
”unos”.
 Una vez conocida la red donde se encuentra el host que
queremos ubicar ya es más fácil encaminar los paquetes IP a su
destino.
 Los ruteadores almacenan tablas de rutas o reglas de cómo ubicar
a otras redes.

9. Paquetes IP (1)
 Un paquete IP contiene toda la información necesaria para llegar a
destino.
 Se podría dividir en dos partes: cabecera y carga útil.
 La cabecera es la que contiene la información referente al paquete.
 Esta cabecera disminuye ligeramente la cantidad de información que
se puede transportar ya que ocupa espacio.
 La carga útil puede encapsular a su vez otros protocolos como por
ejemplo UDP o TCP.

10. Paquetes IP (2)
Cabecera de un paquete IP

11. Direccionamiento IP
 Para que los paquetes lleguen a destino es necesario de enrutadores
o ruteadores.
 Los ruteadores son dispositivos con tablas de rutas.
 La tabla de rutas consta de redes destino y para cada una la
dirección IP del ruteador que permite alcanzarlas.
 El ruteador que nos permite salida a otras redes se denomina
gateway.
 El paquete IP que llega al ruteador se examina para ver a qué red
pertenece, se elije la ruta adecuada y se lo envía para allá.

12. Protocolo TCP (1)
 Es un protocolo de transporte.
 Se monta sobre protocolo IP para controlar errores en la
transmisión y que los paquetes sean recibidos por las aplicaciones
en el mismo orden en que fueron enviados.
 Para llevar a cabo su misión TCP necesita acarrear información
adicional que agrega peso al paquete.
 Por eso no es muy recomendado para aplicaciones de tiempo real
como la voz.

13. Protocolo TCP (2)
 Sin embargo sí puede servir para la señalización de voz.
 TCP introduce el concepto de puerto.
 Un puerto es una abstracción que nos permite relacionar flujos de
datos con servicios de red.
 Por ejemplo, el puerto 80 corresponde al servicio de Web o
protocolo HTTP.

14. Protocolo UDP
 UDP (User Datagram Protocol) es otro protocolo de transporte.
 Divide la información en paquetes llamados datagramas.
 Se diferencia con TCP en que a este protocolo no le importa si los
datos llegan con errores o inclusive si llegan o no.
 Por lo mismo introduce poco peso extra al paquete IP por lo que lo
hace más idóneo para aplicaciones de tiempo real como la voz.

15. Señalización de VoIP
 Al igual que con la telefonía tradicional es necesario señalizar las
llamadas VoIP.
 Existen algunas alternativas aquí de protocolos de señalización como
SIP, H323, MGCP, IAX2, entre otros.
 Los más populares sobre Asterisk son SIP e IAX.
 Con respecto a SIP o H323, muchas personas se confunden y
piensan que la voz se transmite por este protocolo pero es sólo la
señalización.

16. Transporte de VoIP
 El transporte de la voz se lleva a cabo por el protocolo RTP.
 RTP significa Realtime Transport Protocol.
 El protocolo RTP es quien realmente transporta el audio codificado.
 RTP se transporta sobre UDP.
 En SIP el audio se transmite por RTP una vez que se haya negociado
el puerto de red entre Elastix y el endpoint o teléfono.

17. Relación entre protocolos

18. Codificación de la voz
 Para transmitir la voz adecuadamente se la codifica.
 Luego de codificarla que se la monta sobre RTP.
 La codificación puede servir para disminuir la probabilidad de error o
también para minimizar el ancho de banda utilizado.
 Para codificar se utiliza un codec, que es un algoritmo.
 Existen diferentes codecs. Cada uno con sus pros y contras.

19. G.711
 Uno de los codecs más usados de todos los tiempos.
 Proviene de un estándar ITU-T que fue liberado en 1972.
 Viene en dos sabores llamados μ-Law (usado en Europa) y a-Law
(usado en USA).
 Ventaja 1: Buena calidad de voz ya que usa 64kbit/s, es decir un
muestreo de 8 bits a 8kHz.
 Ventaja 2: Ya viene habilitado en Elastix, no hay que pagar por él.
 Desventaja: Ocupa mucho ancho de banda. No es recomendable
para conexiones con poco BW.

20. G.729
 También un codec muy popular.
 Licenciado por Intel.
 Ventajas: Una muy grande y es que comprime muy bien la voz sin
deterioro significativo de la calidad.
 Desventaja 1: Se licencia por canal de voz. Aproximadamente
USD$10 por canal.
 Desventaja 2: Pese a que no deteriora significativamente la voz la
calidad es menor que si se usa G.711.

21. GSM
 También bueno comprimiendo voz.
 Está relacionado con el estándar de telefonía celular GSM(Global
System for Mobile communications), de allí su nombre.
 Comprime muy bien la voz con una calidad similar a celular.
 Viene habilitado por defecto en Elastix.
 Bueno como alternativa a G.729 aunque su calidad de audio es
ligeramente inferior a G.729.

22. Sobrecarga de protocolos (1)
 Los diversos protocolos envian data adicional a la voz.
 Tenemos a Ethernet, IP, UDP, RTP.
 Eso hace que el ancho de banda real para transmitir voz sea mayor al
del codec.
 Por ejemplo, para transmitir voz usando G.711 en teoría deberíamos
usar 64Kbps (peso del codec) pero en realidad usamos 95.2Kbps de
BW.
 En otros codecs más compresores la sobrecarga es incluso más
significativa (porcentualmente hablando).

23. Sobrecarga de protocolos (2)

24. Sobrecarga de protocolos (3)
 Calculemos el ancho de banda para G.711
Bytes transmitidos cada 20ms
 38 + 20 + 12 + 8 + 160 = 238 bytes
Bits transmitidos cada 20ms
 238 bytes * 8 bits/byte = 1904 bits
Bits transmitidos cada segundo
 1904 bits/frame * 50 frames/seg. = 95,200 bits/segundo = 95.2Kbps!

25. Comparativa Codecs
Tabla de ancho de banda real para algunos codecs (usando
Ethernet):
Codec BW codec BW real (ethernet)
G.711 64 Kbps 95.2 Kbps
G.726* 32 Kbps 63.2 Kbps
iLBC* 15.2 Kbps 46.4 Kbps
GSM 13 Kbps 43.7 Kbps
G.729A 8 Kbps 39.2 Kbps
* Para estos códec, otros anchos de banda también pueden ser usados.

26. Mas en:
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