El documento describe los servicios de voz sobre IP (VoIP). VoIP digitaliza la voz y la transmite en paquetes de datos a través de una red IP en lugar de una red telefónica conmutada. Esto permite una comunicación más eficiente al compartir una sola red para voz y datos. VoIP ofrece ventajas como menores costos y la integración con la red telefónica actual. Sin embargo, requiere garantizar parámetros de calidad como retardo, jitter y pérdida de paquetes para brindar una experiencia de usuario adecuada.

1. SERVICIOS SOBRE IP
Redes de computadoras
Ing. John Antony Ruíz Cueva

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Introducción
 VoIP : Voice Over Internet Protocol
 La voz se digitaliza y viaja en paquetes de
datos utilizando el protocolo IP
 La infraestructura de paquetes sustituye el
switching de circuitos de una PSTN (Public
Switched Telephone Network - Red
Telefónica Pública Conmutada).
 Actualmente para telefonía se dos tipos de
infraestructura: ISDN – RDSI (Red Digital de
Servicios Integrada) y ADSL (Asimetric
Digital Suscriber Line) orientado a empresas.

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Introducción.
VoIP, en términos simples, corresponde al proceso de
dividir audio o video en pequeños paquetes, transmitir
dichos paquetes sobre una red IP y reensamblarlos en
el extremo receptor, con el fin de lograr una
comunicación multimedial.
Esta idea no es nueva y su popularidad se explica
principalmente por sus atractivos económicos, pues
resulta muy eficiente utilizar una sola red integrada para
proveer transporte de datos y voz, disminuyendo así los
costos de mantención de varias redes.
Además, VoIP ofrece la ventaja de la integración con la
actual red telefónica.

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Introducción.
La diferencia con la tecnología actual de telefonía radica
en la exclusividad de uso de los recursos y en la
orientación de la conexión.
Mientras en VoIP la red es de conmutación de paquetes,
la red telefónica se orienta a la conmutación de circuitos.
Esto trae como ventaja que en VoIP se hace un uso
más eficiente de los recursos, liberando la conexión
cuando esta está inactiva. Sin embargo, esto puede
producir degradación de la calidad precisamente por
este uso compartido de la conexión.

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Modalidades de Voz/IP
 De PC a PC
 De PC a la red pública conmutada
 De teléfono a PC
 Teléfono IP
 Teléfono Wi-Fi
 De teléfono a teléfono

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Ámbitos de aplicación
 En las empresas: sustitución de PBX e
integración con telefonía – ahorro de
costos
 En el hogar: ahorro de costos
 En proveedores de servicio: migración de
centrales telefónicas a “Softswitches”

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Funciones que debe realizar
 Digitalización de la voz.
 Paquetización de la voz.
 Enrutamiento de los paquetes.
 Además:
Conversión de números telefónicos a
direcciones IP y viceversa.
Generación de la señalización requerida por
la red telefónica.

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Voz sobre IP: características
principales
 Se utiliza y administra una única red. Si dos
empresas están unidas a través de Internet, ¿por qué
no aprovecharlo?
 Finalmente se puede hablar de: estándares abiertos e
internacionales. Inter-operabilidad.
 Disminución de precios en proveedores y fabricantes de
hardware para VoIP.
 Calidad: es posible conseguir la misma calidad, de
hecho hoy el 40% de las llamadas de las grandes
operadoras se encaminan por VoIP.
 Fiabilidad: en LAN, se puede lograr una gran fiabilidad.
En Internet también, pero intervienen demasiados
factores.

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Problemas de la VoIP
Problemas que no existían o estaban
solucionados con la telefonía tradicional y que
afectan la calidad del servicio (Quality Service
-QoS).
Latencia o retardo (>300 ms es
impracticable).
Jitter: variación de latencia.
Pérdida de paquetes

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Parámetros de QoS en VoIP.
Para poder otorgar QoS en VoIP existen tres
parámetros básicos a ser considerados:
1. Retardo (Delay, Latency):
El retardo se define como el tiempo que tarda un paquete
en llegar desde la fuente a su destino.
Debiera ser inferior a 150[ms] (según ITU-T G.114), dado
que el oído humano es capaz de detectar latencias de
unos 250[ms].
Es la característica de QoS más exigente.

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Parámetros de QoS en VoIP.
Para poder otorgar QoS en VoIP existen tres
parámetros básicos a ser considerados:
2. Jitter:
Se define como la variación en el tiempo en la llegada de los
paquetes.
Puede ser causada por congestión de red, pérdida de
sincronización o por las diferentes rutas seguidas por los
paquetes para llegar al destino.
El jitter entre el punto inicial y final de la comunicación debiera
ser inferior a 100[ms].

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Parámetros de QoS en VoIP.
Para poder otorgar QoS en VoIP existen tres
parámetros básicos a ser considerados:
2. Jitter:
Para compensar el jitter se utilizan jitter buffers. En ellos se
almacenan los paquetes recibidos con “adelanto” y se van
sirviendo con un pequeño retraso. Los paquetes con “retraso”
se descartan.
Si el jitter buffer es muy pequeño, se descartarán muchos
paquetes; si es muy grande, se agregará mucho retardo a la
comunicación. Por lo tanto, hay un compromiso. Usualmente el
retardo está entre 30 y 50[ms].

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Parámetros de QoS en VoIP.
Para poder otorgar QoS en VoIP existen tres
parámetros básicos a ser considerados:
3. Pérdida de paquetes:
Debido a que el protocolo UDP no es orientado a la conexión, si
existen pérdidas de paquetes, estos no se reenvían. Además se
deben considerar aquellas pérdidas producidas por descarte.
La tasa admitida en VoIP debe ser menor al 1%. Sin embargo,
este valor es fuertemente dependiente del códec utilizado.
Para minimizar este problema, se utiliza la técnica de supresión de
silencios.

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Parámetros de QoS en VoIP.
Si no es posible cumplir con dichos parámetros, aún se
puede tratar de evitar estos problemas, en forma
preventiva.
Para evitar o subsanar estos problemas existen variadas
soluciones, cuyas implementaciones dependen de muchos
factores, como le red en que serán implementados.
Algunos de ellos son:
Reserva de recursos: Con esto se busca asegurar en BW a lo largo del
canal antes de que se curse la llamada. Sólo aplicable a redes
privadas, no a Internet.
Priorización: Se marcan los paquetes con un valor de prioridad, luego
los routers deciden si pueden cumplir con la petición.

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Parámetros de QoS en VoIP.
Hasta el momento se han analizado los
parámetros que VoIP debe satisfacer para
cumplir con cierta QoS.
Pero para comprender mejor la naturaleza
de esta tecnología, a continuación se
presentará su arquitectura.

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Limitaciones
 Las redes IP generalmente no permiten
garantizar un tiempo mínimo para atravesarlas.
 Las redes IP están diseñadas para descartar
paquetes en caso de congestión y retransmitirlos
en caso de error. Esto no es adecuado para la
voz.
 Los retardos de cientos de ms, comunes en redes
de datos, son inaceptables en una conversación
telefónica.

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Capa de infraestructura de
paquetes
 El protocolo utilizado es RTP (Real time
Transport Protocol).
 En caso de pérdida de paquetes, éstos no se
retransmiten ya que RTP funciona sobre UDP.
 Para garantizar la calidad y poder priorizar estos
paquetes, la red debería soportar esquemas de
conocimiento de la aplicación y marcado de
paquetes.

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Capa de control de llamada
(Señalización)
 Es la capa que le informa a RTP dónde terminar y dónde
comenzar.
 Traduce el número de teléfono a la dirección IP.
 Es el proceso de tomar una decisión de enrutamiento:
adónde debe ir y cómo hacer para que ocurra la
llamada.
 En PSTN esta tarea es realizada por los protocolos de
señalización (SS7).
 Los protocolos mas importantes que se utilizan para
negociar y establecer las comunicaciones de voz sobre
IP son: SIP, H323, IAX2, MGCP.

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Arquitectura de VoIP.
Una red IP que entregue un servicio de VoIP, debe poseer
algunos componentes adicionales a los comúnmente
usados.
Estos componentes son fundamentalmente tres:
1.- Terminales: Son los sustitutos de los teléfonos actuales. Se
implementan tanto en hardware como en software.
2.- Gateways: Corresponden a la interfaz entre la red IP y la red de
telefonía tradicional.
3.- Gatekeepers: Las nuevas centrales telefónicas (PBX). Se
implementan usualmente en software.

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Arquitectura de VoIP.
1. Terminal:
Existen dos tipos de terminales usadas:
1.1 Softphones:
Se define como el software necesario para realizar una llamada
telefónica usando un computador ordinario. Se diseña para que
funcione como un teléfono tradicional.
Estos, a su vez, se pueden subclasificar en:
1.1.1 Libre elección del proveedor: Se pueden configurar los
servidores SIP proxy o gatekeepers y elegir el proveedor de
VoIP que más nos interese.

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Arquitectura de VoIP.
1. Terminal:
Existen dos tipos de terminales usadas:
1.1 Softphones:
Se define como el software necesario para realizar una llamada
telefónica usando un computador ordinario. Se diseña para que
funcione como un teléfono tradicional.
Estos, a su vez, se pueden subclasificar en:
1.1.2 Clientes preconfigurados: Son los programas que permiten
hablar con otros usuarios que tengan el mismo programa.

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Arquitectura de VoIP.
1. Terminal:
Existen dos tipos de terminales usadas:
1.1 Softphones:
Se define como el software necesario para realizar una llamada
telefónica usando un computador ordinario. Se diseña para que
funcione como un teléfono tradicional.
Estos, a su vez, se pueden subclasificar en:
1.1.3 Programas tipo messenger con Voz: Los programas de chat
de toda la vida pero en los que actualmente puedes hablar
también.

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Softphone
Son programas que permiten llamar desde la
computadora utilizando tecnologías VoIP.

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Arquitectura de VoIP.
1. Terminal:
Existen dos tipos de terminales usadas:
1.2 Hardphones:
Se define como el equipo físico usado para hacer llamadas en
redes VoIP.
No necesitan un software o una conexión a un computador, sino
que se enchufan directamente al router y cursan las llamadas
como en una línea telefónica tradicional.

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Teléfonos IP
Características
avanzadas.
Dual Lan: algunos
teléfonos disponen de
dos conectores RJ45 e
implementan funciones
de switch, de esta forma
no es necesario tirar
otro cableado para los
nuevos dispositivos IP.

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Arquitectura de VoIP.
2. Gateway:
Dispositivo que convierte llamadas de voz, en tiempo real,
entre la telefonía pública conmutada (PSTN) y redes IP.
Las funciones de una Gateway IP incluyen
compresión/descompresión de voz, paquetización, ruteado
de llamadas y señalización de control. Puede, además,
incluir funciones de interfaz con controladores externos,
como Gatekeepers o Proxy, sistemas de facturación y
sistemas de control de red.

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Arquitectura de VoIP.
3. Gatekeeper:
Entidad de control central que ejecuta las funciones de
gestión en una red VoIP o en aplicaciones multimedia
como conferencias de video. Los Gatekeepers proveen
inteligencia de red, incluyendo resolución de direcciones,
autorización, servicios de autenticación, gestión de CDRs
(Call Detail Record) y comunicación con la red. Los
Gatekeepers controlan el ancho de banda, proveen
compatibilidad entre sistemas y monitorizan la red para
servicios de ingeniería, control en tiempo real y balanceo
de carga.

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Arquitectura de VoIP.
En la figura se observan los
dispositivos antes mencionados.
Nótese la interacción entre la red
de telefonía tradicional y la de
VoIP.
La interfaz entre ambas la
componen los Gateways.
Los Gatekeepers se encargan de
la administración de las llamadas.

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Establecimiento de una
llamada.
1. Un usuario disca un número de acceso a un servicio de telefonía sobre IP.
2. La llamada es ruteada a un conmutador de telefonía IP.
3. El gateway solicita al usuario que indique el número al que llamará. Este número
es enviado al gatekeeper.
4. El gatekeeper determina la dirección IP del destino, basado en el número de
teléfono del destino. Un paquete IP requiriendo información de status
(disponibilidad) del gateway de destino es enviado al gatekeeper del destino.
5. El gatekeeper de destino responde la solicitud, dando información de disponibilidad
y la dirección IP del gateway de destino. El gatekeeper de origen transfiere esta
información al gateway de origen.

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Establecimiento de una
llamada.
6. El gateway de origen establece un canal de comunicación con el gateway de
destino. Este canal es identificado por una variable de referencia de llamada
(CRV), que será utilizada durante toda la llamada para identificar los paquetes IP
que corresponden a dicha llamada.
7. El gateway de destino elige un troncal de salida para la PSTN y envía una
señalización a la red pública para que inicie una llamada con el número solicitado.
8. Si la llamada puede ser completada con éxito, un mensaje de señalización IP es
enviado por el gateway de destino al gatekeeper de destino y por éste al
gatekeeper de origen. Éste último señaliza al gateway de origen y a su vez, el
gateway de origen encamina hacia la PSTN de origen que el destino está siendo
llamado (tono de llamada). Luego la conversación es sostenida mediante los
gateway’s.

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Establecimiento de una
llamada.
Como se ha visto, los pasos para lograr una
comunicación exitosa requieren de la
intervención de varios dispositivos
(gateways, gatekeepers, terminales, etc.).
Pero para que dichos dispositivos puedan
establecer y mantener una llamada, se
requieren los protocolos.

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 Los codecs se utilizan para transformar la señal
de voz analógica en una versión digital.
 Los softphone, hardphone, PBX-IP... soportan
una serie de codecs cada uno. Cuando “hablan
entre sí” negocian un codec común.
 Aspectos a tener en cuenta por el codec:
Calidad de sonido.
Ancho de banda requerido.
Requisitos de computación.
Codecs

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ATA : Adaptadores telefónicos analógicos
Permiten aprovechar los
teléfonos analógicos
actuales (incluido
inalámbricos),
transformando su señal
analógica a los
protocolos de VoIP. Se
configuran desde los
menú es del propio
teléfono o por interfaz
Web.

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Cambio de mentalidad:
telefonía convencional
 PBX (Private Branch eXhange) propietarias
 Requieren hardware y módulos de software costosos.
 Incompatibles. El Hardware de un marca no funciona en
otra marca.
 Sistema rígido y cerrado, sin personalización.
 Su modelo de licenciamiento condiciona el crecimiento.
 Requiere hardware especializado.
 Redes telefónicas
 Sobre la base de conmutación de circuitos.
 El circuito está dedicado a una comunicación telefónica,
inclusive en los silencios.
 Se “garantiza” la calidad de la transmisión.

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Cambio de mentalidad: telefonía IP
Integra dos mundos: transmisión de voz y de datos:
 Transporta voz convertida en datos (transmisión de paquetes).
 La llamada se transmite por varios caminos (en paquetes de datos)
sin bloquear el enlace.
 Un Gateway se encarga de interactuar entre la telefonía
convencional y la telefonía IP.
 Integra las dos redes (voz y datos) en una sola red.
 Reduce costos en el usuario final.
 Integra telefonía, video, mensajería instantánea.
 Problema: pueden perderse paquetes
 Para lograr calidad de servicio requiere esquemas de marcado de
paquetes y conocimiento de la aplicación.

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Cambio de mentalidad: Open Source
Telefonía IP con base en software de código abierto
PBX (Private Branch eXhange) open source
 Utiliza hardware estándar.
 Es desarrollada y mantenida por la comunidad
(centenares).
 El desarrollo es modular, dinámico, flexible, adaptable.
 Aprovecha lo mejor que encuentra en otros PBX.
 No se limita a las leyes del mercado.
 Es interoperable.
 Tiene su base en estándares abiertos.
 Permite personalización por parte del usuario.
 Su infraestructura no está manejada por una sola empresa.
 Facilita el trabajo remoto.

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Telefonía IP bajo software de
código abierto
PBX (Private Branch eXhange) open source
 El cliente decide lo que quiere, elimina lo que no le
interesa
 Su crecimiento es ilimitado; escalable.
 Telefonía: una aplicación más de red que se integra al
resto de las aplicaciones (voz-datos).
 Entorno de desarrollo, plataforma de aplicación.
 Escalable a Pyme, call centers y grandes empresas.
 Incorpora toda la funcionalidad de los PBX propietarios.
 Aprovecha el crecimiento de la banda ancha y las
tecnologías WiMAX, Wireless.