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III
Geovanny Eduardo Vega Villacís
María Genoveva Moreira Santos
Freddy Patricio Baño Naranjo
Germán Patricio Torres Guananga
Ignacio Manuel Valverde Ochoa
QoS EN REDES DE VOZSOBRE IP
QoS IN VOICENETWORKS ON IP
VIV
Geovanny Eduardo Vega Villacís
María Genoveva Moreira Santos
Freddy Patricio Baño Naranjo
Germán Patricio Torres Guananga
Ignacio Manuel Valverde Ochoa
QoS en redes de vozsobre IP
QoS in voicenetworks on IP
Autores:Geovanny Eduardo Vega Villacís.Facultad de Administración Finanzas e Informática.Universidad Técnica de [email protected].
https://orcid.org/0000-0003-2681-306.
Freddy Patricio Baño Naranjo.Carrera de Sistemas.Universidad Regional Autónomade los [email protected].
https://orcid.org/0000-0001-7289-7505.
Ignacio Manuel Valverde OchoaCarrera de Tecnología de Desarrollode Software.Instituto Tecnológico SuperiorAguirre [email protected].
María Genoveva Moreira Santos.Facultad de Administración Finanzas e Informática.Universidad Técnica de [email protected].
https://orcid.org/0000-0003-3216-9831.
Germán Patricio Torres Guananga.Unidad de Admisión y Nivelación.Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-5139-1836
VIIVI
Primera Edición, mayo 2019
QoS en redes de voz sobre IP
ISBN: 978-9942-792-82-2 (eBook)
Editado por:Centro de Investigación y Desarrollo Profesional © CIDEPRO Editorial 2019Isaías Chopitea y Juan X Marcos Babahoyo, EcuadorMóvil - (WhatsApp): (+593) 9 8 52-92-824www.cidepro.orgE-mail: [email protected]
Este texto ha sido sometido a un proceso de evaluación por pares externos con base en la normativa editorial de CIDEPRO.
Diseño y diagramación:CIDEPRO Editorial
Diseño, montaje y producción editorial:CIDEPRO Editorial
Hecho en EcuadorMade in Ecuador
Advertencia: Está prohibido, bajo las sanciones penales vigentes que ninguna parte de este libro puede ser reproducida, grabada en sistemas de almacenamiento o transmitida en forma alguna ni por cualquier procedimiento, ya sea electrónico, mecánico, reprográfico, magnético o cualquier otro sin autorización previa y por escrito del Centro de Investigación y Desarrollo Profesional (CIDEPRO).
ÍNDICEPREFACIO ...................................................................................... X
PREFACE.......................................................................................XII
CAPÍTULO 1FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA .................................................. 15
Importancia del sistema VOIP ........................................................ 15
Red de voz y datos .......................................................................... 15
Equipos y sistemas necesarios para la red VOIP ............................. 16
Generalidades de la telefonía sobre IP ............................................. 17
Estándares de VOIP ......................................................................... 19
Funcionamiento de VOIP ................................................................ 20
Diferencias entre la telefonía voip y la telefonía tradicional ........... 21
Características de VOIP ................................................................... 22
Proveedor de servicios VOIP .......................................................... 23
Visión general sobre el proveedor de servicios VOIP ..................... 23
Tipos de adaptadores IP ................................................................... 24
Elementos fundamentales en una arquitectura VOIP ...................... 24
Ventajas de voz sobre IP .................................................................. 27
Tipos de redes .................................................................................. 27
Canales de transmisión .................................................................... 30
Estructura de VOIP .......................................................................... 32
Arquitectura SS7 .............................................................................. 33
Enlaces de la red de señalización SS7 ............................................. 35
Tráfico de VOIP ............................................................................... 38
IXVIII
Tipos de VPN .................................................................................. 41
Conexiones VPN ............................................................................. 42
Características de QoS ..................................................................... 45
Factores de calidad de servicio QoS ................................................ 46
Protocolos de paquetización ............................................................ 52
Modelos de servicios QoS ............................................................... 52
Técnicas de encolamiento QoS ........................................................ 57
Evasión de congestión ...................................................................... 59
Protocolos de inicio de sesión (SIP) ................................................ 59
Funcionalidad SIP ............................................................................ 61
CAPÍTULO 2MÉTODOS, TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS .... 64
CAPÍTULO 3RESULTADOS OBTENIDOS ......................................................... 67
Descripción de resultados ................................................................ 67
Encuesta dirigida a los administradores del sistema. ....................... 67
Encuesta dirigida a los usuarios internos ......................................... 71
Encuesta dirigida a los jefes o directores ......................................... 74
Interpretación y discusión de resultados .......................................... 78
CAPÍTULO 4PROPUESTA PLANTEADA .......................................................... 86
Justificación ...................................................................................... 86
Objetivos .......................................................................................... 87
Factibilidad de la propuesta ............................................................. 87
Algoritmo de QoS para ambientes controlados y redes Wifi .......... 89
Conclusiones .................................................................................... 95
ACERCA DE LOS AUTORES ....................................................... 96
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA.................................................101
XIX
PREFACIO El contenido de este libro tiene como finalidad diseñar un modelo QoS
parametrizable mediante un sistema de balanceo de carga basado en
protocolos de señalización.
Las acciones y deberes realizadas por instituciones quienes
potencialmente podrán utilizar este modelo son: Formular planes de
ordenamiento territorial, planificar, construir y mantener sistemas
viales, sistemas de riego, gestionar funciones ambientales fomentando
actividades agropecuarias y productivas, basándose a políticas
públicas como la participación social donde su objetivos primordial
es reducir la desigualdad entre los ciudadanos, la viabilidad económica
que genera los beneficios de una sociedad, la Cooperación Internacional
basada en el mejoramiento infraestructural y la Participación
ciudadana y veeduría social que se encarga de mantener informada a
las comunidades sobre los mecanismos de contraloría y rendición de
cuentas.
Actualmente vivimos en un mundo lleno de cambios en donde la
internet se ha convertido en una de las herramientas de comunicación
más utilizada a nivel mundial formando parte fundamental tanto para
las personas como para grandes empresas, generando menores costos
y mayores beneficios para la sociedad.
Con la existencia de la tecnología VOIP que es la encargada de
establecer llamadas utilizando la red interna o LAN instalada
previamente en la Institución, evita el incremento de gastos que se
generaría si se utilizara también una red de telefonía pública.
Esta investigación busca asegurar la integridad de los datos al viajar
por la red y el establecimiento de llamadas tanto internas como
externas a la empresa, ya sea por medio de teléfonos digitales o
teléfonos móviles. Para ello se utilizarán nuevas e innovadoras
tecnologías software como Linux, Centos, Asterisk y Zoiper que son
los encargados de brindar alta disponibilidad, mayor rendimiento y
estabilidad, además de tecnología hardware como mikrotik y cisco que
servirán de intermediarios para la efectuación de las llamadas en redes
LAN y WAN mediante enlaces SIP y cuentas de usuarios. (Padilla
Aguilar, 2007)
El uso de estas tecnologías traerá consigo mayores ventajas en cuanto
a la calidad de servicio debido a las prioridades que se estipulen,
aumentando así su rapidez y disponibilidad en la red.
XIIIXII
PREFACEThe purpose of this book is to design a parameterizable QoS model by
means of a load balancing system based on signaling protocols.
The actions and duties carried out by institutions who can potentially
use this model are: Formulate territorial planning plans, plan, build
and maintain road systems, irrigation systems, manage environmental
functions promoting agricultural and productive activities, based on
public policies such as social participation where its main objectives
are to reduce inequality among citizens, the economic viability that
generates the benefits of a society, International Cooperation based
on infrastructure improvement and citizen participation and social
oversight that is responsible for keeping communities informed about
the mechanisms of comptroller and accountability.
We currently live in a world full of changes where the internet has
become one of the most widely used communication tools worldwide,
forming a fundamental part for both people and large companies,
generating lower costs and greater benefits for society.
With the existence of VOIP technology that is in charge of establishing
calls using the internal network or LAN previously installed in the
Institution, it avoids the increase in expenses that would be generated
if a public telephony network were also used.
This research seeks to ensure the integrity of the data when traveling
through the network and the establishment of both internal and external
calls to the company, either through digital phones or mobile phones.
To this end, new and innovative software technologies such as Linux,
Centos, Asterisk and Zoiper will be used, which are in charge of
providing high availability, greater performance and stability, as well
as hardware technology such as Mikrotik and Cisco that will serve as
intermediaries for the realization of calls in LAN and WAN networks
through SIP links and user accounts.
The use of these technologies will bring greater advantages in terms
of quality of service due to the priorities that are stipulated, thus
increasing their speed and availability in the network.
15
Capítulo 1
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
IMPORTANCIA DEL SISTEMA VOIP
Es una herramienta que les permitirá alcanzar y mantener niveles
competitivos en los sistemas de colaboración. Al cambiar a un sistema
basado en IP, se notará un incremento en la productividad al combinar
y simplificar sus herramientas de comunicación. Manteniendo la
seguridad de su voz y datos, consiguen facilitar a sus empleados el
acceso a la red corporativa, tanto desde la oficina como desde casa.
Se ahorrará dinero en viajes ya que pueden hacer uso de las salas
de conferencias que trae el sistema VOIP junto con herramientas de
colaboración. Se permitirá realizar múltiples llamadas y añadir más
terminales en caso de hacer falta, facilitando el trabajo al contar con
internet.
VOIP también permite tener otras funcionalidades como poder
identificar llamadas ya que sirve de seguridad.
RED DE VOZ Y DATOS
Red de Voz: La red de voz contara con servicios de voz sobre IP, lo que
implica que internamente se realizarán las respectivas modificaciones
para la conversión y tráfico de voz y datos. (Andocilla Andrade &
Vallejo López, 2007).
Ahorrando así costos de telefonía que suelen ser muy elevados.
1716
EQUIPOS Y SISTEMAS NECESARIOS PARA LA RED VOIP
Teléfonos IP: O llamados también teléfonos VOIP, estos vienen
incorporados conectores RJ45 para que puedan ser conectados a la red
ya sea de Ethernet o internet.
Softphone: Son software en donde se puede realizar llamadas a otros
y hasta a teléfonos convencionales ya que son basados en tecnología
SIP bajo ciertos estándares.
Internet: Es el medio que cumplirá las funciones de aliado estratégico
para la transmisión de voz a larga distancia por el cuál va a viajar
la información para poder mantener una comunicación, ya sea para
mejorar la productividad, simplificar las redes, brindar soporte para
video-llamadas e incluso para hacer uso de los múltiples servicios con
los que cuenta como es la mensajería permitiendo ahorrar costos en
llamadas.
Figura 1. Red de voz y datos
GENERALIDADES DE LA TELEFONÍA SOBRE IP
En una infraestructura de aspecto empresarial con tecnología y
protocolos TCP/IP se encuentran una serie de aplicaciones de voz,
video y datos, así como también de multimedia e inalámbricas.
La actual tecnología de red VOIP es la encargada del tráfico de los
paquetes realizando una mayor entrega del servicio que en las redes
de voz y datos por separadas, ya que la alta calidad de las tecnologías
de voz son aprovechadas y utilizadas por las Comunicaciones IP,
ofreciendo un mayor ancho de banda al compartir ambos las mismas
conexiones
Figura 3. La voz y los datos comparten las mismas conexiones.
Figura 2. Funcionamiento del internet
1918
Este tipo de comunicaciones ayudan a las compañías a:
• Incrementar la productividad
• Mejorar la calidad de voz, haciéndola mucho más confiable.
Las comunicaciones IP brindan a las compañías:
• Incremento en la productividad
• Alta calidad de voz
• Confiabilidad
• Interoperabilidad
• Una sola plataforma de administración de red
• Movilidad
• Ahorro en costo de IP
• Comunicaciones unificadas
• Centro de contacto de multimedia
El ahorro se obtiene al tener una sola red con menos dispositivos
que administrar, y la inversión existente se maximiza al no requerir
la sustitución de los equipos ya existentes. Además, la red de
Comunicación IP ofrece un amplio espectro de aplicaciones que
vuelven el ambiente laboral más proactivo, como son los centros
de contacto integrados y comunicaciones unificadas, además
crea oportunidades para desarrollar nuevos negocios y mejorar la
administración de la relación con el cliente. Las comunicaciones IP
ofrecen muchos beneficios, incluyendo migración hacia una solución
totalmente convergente a su propio ritmo.
Las Comunicaciones IP son la solución de red convergente para
aplicaciones de voz y transmisión de datos sensibles al tiempo que están
libres de paquetes perdidos o caídos y que ofrecen comunicaciones
unificadas y aplicaciones de multimedia.
ESTÁNDARES DE VOIP
El soporte de una llamada telefónica sobre una red de paquetes, que
en la mayoría de los casos es una red IP, consta de dos fases: Por una
parte, el establecimiento de la llamada, es decir el equivalente a la
obtención del tono de invitación a marcar, la marcación del número
destino, la obtención del timbre de llamada o de la señal de ocupado y
el descolgado del receptor para contestar la llamada y, por otra parte,
la propia conversación.
En cualquiera de estas dos fases es necesaria una serie de estándares
que las regulen y permitan la interconexión de equipos de distintos
fabricantes. Así pues, podemos distinguir entre protocolos de
señalización, que son los encargados del establecimiento de la llamada
y protocolos de transporte, cuya misión es asegurar la comunicación
de voz.
La telefonía IP engloba todo el conjunto de servicios VoIP
Incluidos:
• La interconexión de teléfonos VoIP para las comunicaciones
• Servicios relacionados como facturación y planes de acceso
telefónico
• Funciones básicas, como conferencia, transferencia, reenvío de
llamadas y llamada en espera.
2120
Las comunicaciones IP incluyen aplicaciones comerciales que mejoran las comunicaciones en un teléfono VoIP
Ofreciendo funciones tales como:
• Mensajería unificada
• Centros de atención y manejo de contactos integrados
• Conferencia multimedia con voz, datos y video
FUNCIONAMIENTO DE VOIP
VOIP se basa en la conmutación de paquetes por donde se envían
diversas comunicaciones hacia un circuito virtual obteniendo una
red eficiente con ancho de banda que les permitirá optimizar recursos
de infraestructura, logrando mayores prestaciones de servicios con
respecto a las telecomunicaciones.
La función que realiza la conmutación de paquetes es la división
de la información en paquetes para que luego viajen por la red
conociendo su lugar de origen y destino además de su independencia
al momento de seleccionar la ruta por donde se transmitirá dicho
paquete, es decir que ellos eligen que ruta seguir para llegar a su
destino y esto es lo que se conoce como característica intrínseca de
las redes IP en donde cada paquete al llegar a su punto de destino es
re ensamblado obteniendo así la información original y aprovechar
de los recursos de la red.
En la VOIP se realiza un proceso que se basa en la conversión de la
señal analógica a formato digital esta conversión se realiza mediante
el ADC en donde la información se divide en paquetes que al momento
de llegar a su destino se realiza la conversión inversa con el DAC.
El convertidor de señal analógico a digital (ADC) es un dispositivo
electrónico capaz de transformar una señal analógica de voltaje en una
representación digital por medio de números binarios, para realizar este
mecanismo hacen uso de equipos electrónicos y de telecomunicaciones
en donde su funcionabilidad depende de tres pasos esenciales los
cuales son:
• El muestreo que es el encargado de tomar diversas muestras de
tensión o voltaje según sea la onda senoidal.
• La cuantización es la conversión de valores numéricos
decimales.
• Y la codificación es donde se asigna los valores numéricos
binarios según el voltaje o tensiones.
El convertidor de señal digital a analógico (DAC) es un dispositivo
capaz de convertir las señales digitales que contienen datos binarios
en señales de tensión analógica o corriente.
DIFERENCIAS ENTRE LA TELEFONÍA VOIP Y LA
TELEFONÍA TRADICIONAL
Telefonía VOIP: En esta telefonía se realiza la conmutación de
paquetes, mejorando la gestión de recursos y obteniendo mejor precio.
Telefonía Tradicional: Su gestión es más rápida debido a que se
realiza la conmutación de circuitos.
2322
La conmutación de circuitos es el establecimiento de un camino
físico entre los medios de comunicación que se encuentran
involucrados en una conexión con los usuarios, el mismo que se haya
activo hasta que la comunicación culmine. La conmutación sirve para
controlar el congestionamiento de la red y disminuir el tráfico.
CARACTERÍSTICAS DE VOIP
• Hace uso de una única red
• Permite hablar bajo estándares tanto abiertos como
internacionales.
• Tiene la capacidad de brindar soporte para una, dos o más
personas en una conversación sin proporcionar un costo extra.
• Tiene interoperabilidad al poder intercambiar y comunicarse
con otras redes.
• Bajo precios en proveedores y fabricantes.
• Mejor calidad al utilizar codecs.
• Es sumamente fiable en las redes LAN.
• VOIP es utilizado para reducir costos
• Permite incluir números virtuales.
El proveedor de servicios VOIP sirve de elemento de paso hacia la
red telefónica pública (conocida como PSTN) para luego llegar
hasta el teléfono tradicional, mientras que los teléfonos IP se
conectan directamente con el internet y este es el que proporciona la
comunicación.
La función de los proveedores es ofrecer altas gamas de nuevos e
innovadores servicios, permitiendo reducir tanto tiempo como costo
en lo que respecta la infraestructura haciendo uso del internet como
medio de comunicación.
PSTN: Es una red telefónica publica conmutada o conocida también
como redes de conmutación de circuitos donde su funcionalidad es
permitir que se inicie y finalice correctamente las llamadas mediante
PROVEEDOR DE SERVICIOS VOIP
Visión General sobre el Proveedor de Servicios VOIP
Figura 4: Funcionamiento del Proveedor de Servicios VOIP
2524
los teléfonos tradicionales optimizando las comunicaciones de voz en
tiempo real. Cuando se realiza una llamada por medio de la PSTN este
cierra un conmutador al marcar para que luego se pueda establecer un
circuito con el receptor de la llamada.
TIPOS DE ADAPTADORES IP
ATA: Soporta protocolos SIP, cuenta con un conector FXS para
teléfono analógico normal que son enviados por Voz IP hacia una red
LAN.
USB Phone: Este requiere de un softphone para obtener el sistema
VOIP permitiendo conectar un teléfono normal a un PC, enviando y
recibiendo el audio.
Centralitas IP: Permite la utilización de la combinación de tecnología
de Voz IP (mixtas o puras).
ELEMENTOS FUNDAMENTALES EN UNA ARQUITECTURA
VOIP
Terminales: Son los puntos finales de comunicación en dos direcciones
en un tiempo real. Uno de los componentes de estos terminales es el
H.323 que es el que soporta la voz cuando un proceso se está realizando,
además de que también es capaz de soportar videos e imágenes.
El terminal H.245 es usado para la realización de las videoconferencias
este terminal es aparte del terminal de negocio.
El terminal Q.931 se lo utiliza exclusivamente para lo que es la
señalización y configuración de las llamadas.
Y el terminal RAS es el encargado de mantener la comunicación con
el gatekeeper que es uno de los componentes que tienen los teléfonos
VOIP. Es en la Red LAN donde se conectan los terminales al momento
de que un cliente desea instalar un servicio integrado de telefonía para
poder mantener elementos de conectividad hacia el exterior por la ruta
del Gateway.
H.323: Es un protocolo utilizado en la telefonía IP que sirve como
mecanismo de transporte para aplicaciones multimedia como
videoconferencias y transmisiones de audio, video en tiempo real, las
cuales trabajan bajo las redes de área local (LAN) las mismas que no
garantizan calidad de servicio. (Padilla Aguilar, 2007)
En este protocolo también se encuentran involucrados los protocolos
de señalización.
H.245: Conocido también como protocolo de control de señalización
para aplicaciones u archivos multimedia donde su función principal es
realizar el intercambio de capacidades, control del flujo de mensajes
y gestionamiento de abrir y cerrar los canales lógicos mediante
comandos generales ya sea utilizando las interfaces entre terminales o
de terminales con gatekeeper.
Q.931: Este protocolo brinda accesos ISDN para la señalización de
llamadas en una red IP que va desde el Gateway hacia un terminal
donde se encapsulará los mensajes H.245 en TCP y serán enviados por
el puerto 1720.
2726
Gateway: Es un dispositivo de intercomunicación de sistemas
incompatibles de protocolos de internet, es decir, la comunicación de
una red a otra. Su principal función es interconectar dos redes.
Puerta de Enlace: Es el encargado de realizar las operaciones
de traducción de direcciones IP para poder tener acceso a una red
exterior, éste proporciona números telefónicos del lugar solicitado
para brindarles servicios de llamadas desde teléfonos convencionales
y celulares.
Nodo: Son puntos de conexiones que comparten o tienen similares
características de espacios reales. Estos puntos son conocidos como
nodos que su finalidad es interconectarse uno con otro para formar así
una red.
Red Informática: Es la agrupación de computadoras y dispositivos
conectados entre sí, permitiéndose compartir archivos e información,
además de recursos y servicios.
Punto de acceso: Es el funcionamiento que hay entre una red y otra,
para ello debe existir 3 elementos principales:
El cliente que es quien inicia y termina la llamada de voz y los
servidores que son los que realizan la validación del usuario y un
conjunto de operaciones como manejar bases de datos, administrar
servicios y registrar usuarios.
Y el Gateway es el mecanismo que permite realizar una comunicación
entre redes y sirve de seguridad para el acceso.
Ventajas de Voz sobre IP
• Optimiza recursos al poder transmitir más de una llamada por un
mismo canal.
• Proporciona flexibilidad sin depender la ubicación en la que se
encuentre el usuario siempre y cuando lleve su teléfono VOIP
y mantenga una conexión a internet podrá realizar y recibir
llamadas.
• No necesita de módems, tarjetas, ni cableado telefónico ya que
su funcionamiento es por medio de la red.
TIPOS DE REDES
Red de Área Local (LAN): Es una red limitada ya que puede ser
de corto o mediano alcance en la comunicación con un número
determinada de computadoras y dispositivos que se encuentran
localizadas bajo una misma zona geográfica como lo puede ser un
edificio. Y para mantener una conexión hacen uso de dispositivos de
red como tarjetas de interfaz, medios inalámbricos o cables de red. La
mayoría de estas redes son de carácter privado.
Red de Área Metropolitana (MAN): Es la red más utilizada al
momento de querer tener conexión entre los equipos dentro de una
ciudad. Además de ser la única red que puede agrupar varias redes
LAN para mantener una mayor conexión.
Red de Área Extensa (WAN): Como su nombre lo indica es una de las
redes más extensas al proporcionar transmisiones a largas distancias
ya sea a nivel regional, nacional e internacional, estas son utilizadas
2928
generalmente para redes de servicios públicos como privados.
Modelo OSI: Es un modelo de interconexión de sistemas abiertos
que proporciona un conjunto de estándares, este modelo de referencia
surgió por la Organización Internacional de Estandarización (ISO)
en el año de 1984 brindando así una mayor compatibilidad en los
diferentes tipos de red y facilitando a fabricantes en la creación de
varias implementaciones tanto abiertas como interoperables.
Este modelo se encuentra dividido en 7 capas que son:
Capa Física: Se encuentra relacionada con las conexiones físicas
por tal razón es el encargado de definir los medios físicos por donde
viajará la información y de sus características materiales, eléctricas,
mecánicas y funcionales. Esta capa es la responsable de la transmisión
binaria, es decir de cada bits en donde hacen uso de dispositivos como
Hubs y Repetidores.
Capa de Enlace de Datos: Tiene relación con las direcciones MAC
que es el control de acceso a medios, quien identificará las direcciones
en los dispositivos de red como las NIC y seguirá una dirección
tanto plana como física, además de encargarse de detectar errores,
controlar el flujo de datos y el orden de transmisión de las tramas.
Todo dispositivo trae consigo una dirección MAC única expresada
en términos hexadecimales y constan de 48 bits en donde los 24
bits principales son el identificador único organizacional y los 24
bits últimos pertenecen a la configuración por el IEEE (Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos). En esta capa se utiliza tramas
que son la agrupación de los bits generados en la capa física divididos
y con identificador tanto al inicio como al final de cada trama.
Capa de Red: En esta capa se hace uso de los routers quienes son los
que encaminan o le dan una dirección a los paquetes para que puedan
llegar a su destino. El objetivo principal de esta capa es permitir que
todo paquete enviado pueda llegar hasta su destino.
Capa de Transporte: Se encarga de la transmisión de los segmentos
y para poder establecer una entrega confiable de los datos utilizan los
protocolos TCP y UDP, en donde el TCP es un circuito que puede
corregir errores, reordenar los paquetes y confirmar el recibido de los
paquetes, mientras que en el UDP la información llega rápidamente
usando aplicaciones de tiempo real ya sea de voz o video.
En esta capa se trabaja con puertos de 16 bits que al realizar el
intercambio de información éste se realiza mediante sockets.
Capa de Sesión: Es la que permite mantener una comunicación entre
dos o más computadoras tanto desde que inicia la comunicación hasta
que termina ya que cuenta con controladores y sincronizadores de
diálogo entre las capas de presentación realizando el intercambio de
información.
Capa de Presentación: Se encarga del formato de los datos ya que
utilizan aplicaciones de encriptación y desencriptación para garantizar
que los datos enviados por la aplicación sean legibles al momento de
3130
llegar a su destino. Entre los formatos que pueden contener estos datos
están los de textos, imágenes, código ASCII, sonido, es decir se refiere
a sus extensiones como GIF, JPEG, TIF BMP, AVI etc.
Capa de Aplicación: Es la capa que interactúa con el usuario mediante
una interfaz en donde le brindará servicios de red como transferencias
de archivos y la utilización de navegadores web.
CANALES DE TRANSMISIÓN
Actualmente las operadoras de telefonía ofrecen servicios de voz,
datos y video sobre redes IP, donde todos estos canales de transmisión
son traficados por la misma red, haciendo de ellos un medio
compartido.
Figura 5: Canales de Transmisión según el Tráfico
VOZ: Es el medio de expresión o conjunto de sonidos que emite
una persona al hablar para sostener una comunicación, la misma
que produce ruidos o gritos al ser transmitida por medio de una red,
requiriendo de dispositivos intermediarios conocidos también como
canales de transmisión que ayudarán a que el tono de la voz sea fiable
y legible para el oyente.
La transmisión de la voz es análoga a la transmisión del video ya que
no permite pérdida de información y mantiene una precisa y estricta
temporización.
Para salvaguardar la transmisión de la voz, ésta debe garantizar el
ancho de banda que a su vez es utilizado por el codificador de voz y la
velocidad de transmisión tiene que ser menor a la del video. La latencia
también forma parte importante para la voz, por lo que se recomienda
que la latencia no puede ser alta por que causará retrasos mínimos que
serán percibidos de manera negativa por los usuarios haciendo de ella
una red de baja calidad y no apta para las conversaciones de voz.
DATOS: En la transmisión de datos su tráfico es poco exigente debido
a que estos pueden ser ficheros de un servidor, correos electrónicos o
páginas web en donde el servicio requiere de una mayor velocidad de
transmisión y menor perdida de paquetes. En redes wifi es un poco
complejo optimizar estos dos parámetros que en una red cableada,
al existir interferencias u colisiones entre clientes la velocidad de
transmisión en una red wifi es menor lo que puede provocar cierta
pérdida, pero sin embargo el aspecto a considerar por el usuario es la
velocidad de transmisión de los datos.
VIDEOS: La transmisión de video es uno de los más exigentes
en la red ya que añade requerimientos extra, como la codificación
y la calidez de la imagen además de una velocidad mínima de
transmisión para que este mantenga fiabilidad y pueda brindar
un buen servicio. Si su velocidad de transmisión es alta esta
3332
perderá información relevante y causará pérdidas de paquetes
debido al exceso de información que viaja por la misma red y a
las interferencias ocasionadas por aquellas provocando videos
deficientes y sin calidad.
Cuando los videos llegan con deficiencia de calidad estos muestran
ciertos cuadros, cortes de sonidos o chasquidos. Así mismo otros
parámetros como el jitter, la latencia, la duplicación, reordenación
de paquetes y las ráfagas al no estar correctamente modulados
al sistema de transmisión de video suelen emitir videos críticos
ocasionando congelación de imágenes, muestras de información que
no corresponden al video, degradación de la imagen o sonido etc.
Existe también la transmisión de videos flash en donde su método de
transmisión y sus necesidades son diferentes, ya que estos pueden ser
transmitidos como datos bajo una conexión TCP y no como video,
trayendo como desventaja no permitir transmisiones simultaneas ni
emisiones en tiempo real.
ESTRUCTURA DE VOIP
Figura 6. Estructura de VOIP
SISTEMA DE SEÑALIZACION SS7: Es uno de los más utilizados
en lo que respecta a los tipos de señalización por canal común, se
caracteriza por mantener señalización fuera de banda, velocidades
altas de 56 y 64 Kbps, su tráfico es por medio de ráfagas de duración
corta, longitud variable limitado a un tamaño máximo y es confiable
y flexible.
Los SS7 son un conjunto de protocolos de señalización empleadas
para redes de telefonía teniendo como principal función el
establecimiento y finalización de las llamadas. El funcionamiento de
este tipo de señalización se realiza a través de mensajes de control que
son emitidos por la red para dar paso al gestionamiento de las llamadas
y otras funciones relativas a la red. Estos mensajes son agrupados en
bloques o en paquetes pequeños.
ARQUITECTURA SS7
1. SSP: Es el punto de conmutación de señal donde se manejan
interruptores de software como programas de seguridad social, por
ende los mensajes serán transmitidos por éste, así como consultas
para el envío, inicio, culminación o conmutador de llamadas. Los SSP
poseen la capacidad de enviar mensajes con ISUP que es el encargado
del establecimiento y el desmontaje de las llamadas y PACT que
es la búsqueda de bases de datos, esto puede ocurrir una vez exista
comunicación entre el SSP y el conmutador de voz.
La información relevante para el SSP es la marcación de dígitos
por parte de quien inicia la llamada para así encontrar el circuito
3534
correspondiente a dicho dígito y enviar un mensaje de SS7
solicitando establecer una conexión con el intercambio adyacente, el
mismo que le devolverá un mensaje brindándole el permiso para usar
ese tronco y determinará de qué manera se conectará a su destino final.
Esto podría solicitar varios troncos los cuales serán creados por varias
centrales diferentes y todas estas conexiones son operadas por el SSP.
2. STP: Es el punto de transferencia de señalización, donde se recepta
un mensaje que es emitido por un punto de señalización (SP de origen)
el cual, al pasar por éste componente es enrutado y luego dirigido de la
mejor manera a otro enlace SP de destino, por lo que son considerados
como routers de la red de señalización, además de que pueden ser
utilizados como cortafuegos y como detección de mensajes entre redes.
Existen 3 niveles de STP:
• STP Nacional: Son los que utilizan estándares de protocolo de
aspecto nacional los mismos que no pueden ser convertidos a
internacional por lo que no disponen de convertidores pero si
pueden ser transmitidos a los STP internacionales.
• STP Internacional: Consta de similar función, a diferencia de
que éste cuentan con traducciones de protocolos de señalización
nacional e internacional y puede operar solo dentro de una red
de señalización internacional con interconexiones de todos los
países utilizando el protocolo estándar UIT-TS.
• Puerta de enlace STP: O conocido también como STP Gateway su
función es convertir la señalización de los datos entre protocolos
para que formen parte del acceso a la red internacional. Estos
deben tener la capacidad de utilizar ambas normas de protocolo
tanto nacional como internacional sin depender de la localidad,
además de servir como interfaz de base de datos de otra red.
3. SCP: Es la señal de control de puntos que funciona como interfaz
para bases de datos de telecomunicaciones con la utilización de un
equipo o computadora que contiene la información, además de poder
proporcionar la conversión de protocolos X.25 a SS7 puede brindar
acceso directo hacia la base de datos mediante el uso de primitivas,
su dirección es expresado por un código de puntos mientras que la
dirección de la base de datos es un número del subsistema.
ENLACES DE LA RED DE SEÑALIZACIÓN SS7
• Enlaces de Acceso A (A = Access): Es la interconexión con el STP
donde su principal objetivo es realizar la entrega de señalización
tanto al STP mediante la señalización de puntos finales, los mismos
que constan de dos A-enlaces. La función a cumplir en este enlace
es que los mensajes antes de llegar a su destino deben pasar por el
STP, quien es el encargado de procesar y enrutar el mensaje para
luego reenviarlo hacia su destino final.
• Enlaces B (B = Bridge): Es el que sirve como puente de enlace
para efectuar las conexiones de un STP a otro, cuando ambos
mantienen un mismo nivel jerárquico.
• Enlaces C (C = Cross): Estas sirven para mejorar la fiabilidad de
la red de señalización, ya que se utilizan cuando se ha ocasionado
3736
un error en la vinculación, interrumpiendo las vías del STP.
• Enlaces D (D = Diagonal): Son los que establecen conexión
entre STP de diferentes niveles jerárquicos, en donde éste puede
permitir el enlace entre STP local y regional o regional y nacional.
• Enlaces E (E = Extended): Son enlaces extendidos donde se
conecta un SSP con STP’s distantes, convirtiéndose en el camino
de mejor tráfico para transmitir los mensajes en caso de que exista
una situación de sobrecarga.
• Enlaces F (F = FullyAssociated Links): Éste enlace es utilizado
para mensajes de mayor importancia o de prioridad entre dos
SSP’s y son poco usados en redes STP.
GATEWAY DE SEÑALIZACIÓN: Son los que provee un acceso
inesperado por la red donde su función es que los paquetes de voz
sigan una secuencia de transformación desde que sale de un Gateway
de origen, para que al llegar al Gateway de destino éste sea invertido y
vuelva a su estado normal.
El objetivo del Gateway de origen es digitalizar, codificar, comprimir
y paquetizar la información ya sea ésta de voz, video o datos mientras
que el Gateway de destino realiza las funciones inversas como
descomprimir, decodificar, y rearmar para así obtener la información
original.
Los Gateway no solo sirven para obtener acceso a la red, sino que
también pueden desempeñar establecimientos de llamadas en donde
el proceso que realiza es transparente para los usuarios, ya que es
similar a una tarjeta de llamada telefónica en la cual una persona al
realizar una llamada con quien se conecta principalmente es con un
Gateway que es el encargado de autenticar la llamada, brindándole al
usuario tonos habituales hasta el momento que la otra persona tome
la llamada, permitiendo que ambos usuarios se sientan como que
estuvieran realizando una llamada normal.
MEDIA GATEWAY: Es donde el trafico entra o sale de la red IP
que se encuentra operando, hacia la red telefónica convencional o
viceversa permitiendo flexibilidad de acceso a la red ya sea a través
de una vía PBX tradicional, una red pública telefónica conmutada o
una red pública inalámbrica.
Existen dos tipos de media Gateway:
Los Gateway del lado de la línea y los Gateway del lado de la troncal
en donde ambos se encargan de traducir los datos de los paquetes
VOIP y las troncales de voz analógicas o digitales.
La operacionalidad de los Gateway es proporcionar funciones de
mapeo entre los medios y la transcodificación entre las redes IP y las
redes de conmutación de circuitos para ello requieren de mecanismos
de supresión de silencio, compresión y cancelaciones de eco.
Los Gateway tienen la capacidad de manejar troncales como H323 o
SIP del lado de VOIP y representaciones de señalización necesaria,
tanto del lado de la línea como del lado de la troncal, además de
mantener el control del servidor de comunicaciones ya sea reservando
3938
o liberando recursos sin descuidar
GATEKEEPER: Es un elemento de la red H.323 encargado
de proporcionar servicios de comunicación en lo concerniente a
depósitos y retiro de mensajes, en donde los Gateway se conectan
con los gatekeepers de VOIP los cuales actúan como un punto de
control central para redes multimedia monitoreando los equipos
pertenecientes a los usuarios y los diversos Gateway que hayan en la
red, además de manejar una serie de configuraciones que ayudarán a
controlar y restringir la participación de las estaciones pueden realizar
funciones esenciales de enrutamiento del servidor de directorios,
autenticación, contabilidad de llamadas y determinación de tarifas.
Los gatekeeper trabajan junto a la interfaz estándar ODBC que es
la conectividad abierta de bases de datos permitiendo optimizar la
selección del Gateway de destino.
Los gatekeeper son los responsables de proveer servicios como
la resolución de direcciones de transporte los cuales utilizan tablas
actualizadas de mensajes de registros, el control de admisión que
autoriza el acceso LAN que utilizan los mensajes y el control de
ancho de banda para el soporte de mensajes. También pueden tener el
control total de las participaciones de la red y de las llamadas que allí
se establezcan, esto con la finalidad de proporcionar el debido ancho
de banda para mantener el establecimiento de una llamada de forma
segura.
TRÁFICO DE VOIP
El trafico VOIP es el encargado de convertir las señales de voz que son
de carácter analógicas a señales digitales para que puedan ser enviadas
como datos por medio de paquetes comprimidos que luego viajarán
por la red de datos y no por las líneas telefónicas tradicionales.
Los teléfonos convencionales regularmente emiten señales análogas
que para ser convertidas en señales digitales deben pasar por
un proceso de modulación que es realizada por un codificador y
decodificador de voz, en donde se comprime la voz y se divide en
paquetes para que puedan ser transmitidos por medio de una red, ese
flujo de paquetes al ser traficados por la red va dividido en varios
paquetes los mismos que antes de llegar hacia su destino deben realizar
el mismo proceso pero en un orden inverso al anterior para que se
vuelva a fragmentar la voz y llegue de una manera legible hacia el
oyente o receptor.
Figura 7. Tráfico de VOIP
CENTRAL PROXY: Son sistemas o programas que sirve de
intermediario entre un navegador web de un usuario y el internet;
4140
El funcionamiento de un servidor proxy empieza cuando un usuario
envía una petición a un servidor de destino que suelen ser los
navegadores, éste intercepta las conexiones de red para realizar una
comunicación y enviar una respuesta al usuario que lo solicitó. Estos
sistemas constan de grandes capacidades de almacenamiento local lo
que permite acceder de manera eficiente cuando se vuelvan a solicitar.
Los proxy también son usados para:
• La reducción del tráfico mediante la implementación de caché
los mismos que utilizan algoritmos configurables que determina
cuando un documento es o no válido.
• Mejorar la velocidad en tiempo de respuesta al evitar transferencias
de informaciones entre servidores.
• Filtrar contenidos por medio de una serie de restricciones
configuradas que indican lo que es considerado como peligroso o
hostil, estos pueden ser virus o información nociva.
• Ocultar la identidad del servidor web solicitante del contenido.
• Brindar servicios web a grandes cantidades de usuarios.
• Modificar los contenidos ya sea para realizar traducciones o
mejorar la privacidad del tráfico mediante reglas de bloqueo.
VPN: Es una red privada que permite conectar host de una red a
otra red por medio de un proceso de encapsulación y encriptación o
cifrado de los paquetes de datos, su transporte se realiza bajo una
infraestructura pública, donde un host puede enviar y recibir datos.
TUNEL VPN: Es el mecanismo que se crea para el establecimiento de
las comunicaciones entre dos puntos equidistantes brindando contacto
directo entre los host de cada extremo, éste túnel es definido por una
red pública. La transferencia de los datos por medio de este túnel son
encapsulados y los paquetes encriptados de manera que al viajar van
de forma ilegibles brindando seguridad similar a una red privada
LAN.
TIPOS DE VPN
VPN DE ACCESO REMOTO: Es una técnica usada comúnmente en
la actualidad ya que permite mantener a los usuarios o proveedores
en contacto con la empresa desde sitios remotos a través de la conexión
a internet.
VPN PUNTO A PUNTO: Este sirve para conectar varias oficinas
remotas con la sede central de la organización quien posee el servidor
VPN y establecerá el túnel VPN, los servidores de cada sucursal se
conectan a internet mediante conexiones de banda ancha, reduciendo
costos de cableado estructurado entre nodos.
VPN OVER LAN: Es diferente al acceso remoto debido a que no
utiliza internet para su conexión, sino que emplea la misma red de
área local LAN de la institución con la finalidad de aislar zonas y
servicios internos de la red mejorando la seguridad de las prestaciones
brindando accesibilidad a las páginas, seguridad, rendimiento, filtrado
y autenticación que por lo general se encuentra situada en una zona
desmilitarizada (DMZ).
4342
de servicios a través de las redes wifi.
CONEXIONES VPN
CONEXIÓN DE ACCESO REMOTO: Es realizada por un cliente
o usuario que se conecta a una red privada, en donde los paquetes que
se envían mediante esta conexión se autentifican al servidor del acceso
remoto para que luego éste se autentifique al cliente.
CONEXIÓN VPN ROUTER A ROUTER: Es efectuada por un
router que se conecta a una red privada, un router no puede enviar
paquetes sin antes haberse autentificado con el router que responde y
de la misma manera con el router inicial.
CONEXION VPN FIREWALL A FIREWALL: Es la conexión de
un firewall a una red privada, donde los paquetes son emitidos desde
cualquier usuario que mantenga internet sin importar su procedencia.
El firewall principal se autentifica ante el firewall que brinda respuesta
y viceversa.
PROTOCOLOS IPSEC: Son los que actúan en la capa de red
(internet), por el cual incorpora servicios de seguridad en IP bajo
estándares del IETF, obteniendo un notable crecimiento y garantizando
así seguridad en las comunicaciones entre empresas y comercio
electrónico.
Los IPSEC fueron desarrollados inicialmente para trabajar con
protocolos IPV6 pero en la actualidad utilizan ambos protocolos
tanto el IPV6 como el IPV4, en donde los protocolo IPV6 tienen la
capacidad de obtener hasta 34 trillones de IP’s mientras que el IPV4
soporta hasta 4 billones de IP’s y son los más usados actualmente.
Los protocolos IPSEC añaden cifrados fuertes para la protección
y autenticación a los paquetes IP entre los equipos, mejorando
notablemente los servicios de autenticación y encriptación sin depender
de ningún tipo de algoritmo, debido al marco de estándares que posee
permite la introducción de nuevos algoritmos proporcionando de ésta
manera confidencialidad, integridad y autenticación.
Este protocolo maneja las siguientes tecnologías y dos sub – protocolos
de seguridad como lo son:
• Algoritmos de cifrado de datos como el DES, 3DES, IDEA,
Blowfish
• Algoritmos de hash como el MD5, SHA-1.
• Tecnologías de clave pública como el RSA
• Y Certificados digitales.
Los ESP (Encapsulated Security Payload): Es la carga de seguridad
de encapsulado donde su función principal es brindarle protección a la
cabecera del paquete IP de terceras personas que intentan interferir en
esta, para ello utilizan algoritmos de criptografía simétrica que cifran
el contenido de la información.
Los AH (Authentication Header): Es la autenticación de la cabecera
IP que debe ser protegida por intersecciones de terceros así como
también contra falsificaciones, esto se puede realizar mediante la
4544
comprobación de una suma criptográfica y estableciendo funciones
seguras dentro de los campos de la cabecera. Para efectuar la
validación de la información que trae consigo el paquete ésta viene en
una cabecera adicional donde se encuentra el hash.
Ambos protocolos pueden ser utilizados en conjunto o de manera
separada dependiendo de su entorno. Los IPSEC pueden ser utilizados
para cifrar directamente el tráfico entre dos equipos como modo de
transporte en donde los datos a viajar son de tipo (TCP, UDP) o para
la construcción de túneles virtuales (VPN) entre dos subredes como
modo túnel.
CALIDAD DE SERVICIO QoS
QoS garantiza la transmisión de información a uno o más dispositivos
mediante un límite de tiempo. Cuando la QoS se encuentra activo
en un router, éste hace que la distribución del ancho de banda esté
disponible automáticamente.
En las recomendaciones presentadas por la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (UIT-T E.800, 1994: 3) se define a la calidad
de servicio como el “efecto global de las prestaciones de un servicio
que determina el grado de satisfacción de un usuario al utilizar dicho
servicio”.
También es considerado como un conjunto de tecnologías que
necesitan de todas las capas del modelo OSI para habilitarse y permitir
que los administradores de redes puedan manejar de mejor manera
el tráfico, evitando el congestionamiento, evaluando y garantizando
una alta calidad en lo que respecta la transmisión de voz por medio
de la señalización y de audio, teniendo prioridad sobre otros tipos de
paquetes. (Velarde Sagastegui, 2010)
La calidad de servicio es la encargada de conocer todo lo referente
a la red por donde traficará la información de los usuarios, desde la
capacidad de la red hasta el comportamiento de la misma, asegurando
así que el desempeño de las aplicaciones cumplan sus parámetros o
requerimientos relevantes para que pueda llegar hasta su usuario final.
CARACTERÍSTICAS DE QoS
• Consta con soporte de banda ancha dedicado.
• Sus pérdidas de información son menores.
• Mantiene mayor control y prevención en la red.
• Modela de una mejor manera la capacidad del tráfico en la red.
• Prioriza los datos antes de ser enviados por la red.
Figura 8. Características de QoS
En este sistema se hace una priorización de las comunicaciones,
cuando detecta que hay un paquete de voz se establece un canal
4746
confiable y estable para la transmisión de los datos.
FACTORES DE CALIDAD DE SERVICIO QoS
RETARDO: El retardo se lo denota en dos aspectos fundamentales al
momento de realizar una transferencia de voz, como el eco y el traslape
del habla. El eco es causado por las señales irradiadas de los equipos
telefónicos que se encuentran de extremo a extremo al momento de
regresar al oído del hablante, este puede llegar a ser un grave problema
si el retardo del viaje consiguiera ser mayor a 50 milisegundos.
Al existir un incremento en el eco los sistemas de paquetes serán los
encargados de utilizar controles de cancelación del eco, es decir, que
los retardos son los que determinan el tiempo medio que tardarán en
llegar los paquetes.
El traslape del habla se da cuando el emisor como el receptor o ambas
personas se encuentran hablando al mismo tiempo y un problema de
gran importancia existe si el retardo de una sola vía es mayor de 250
milisegundos, éste al regresar obtendrá un retardo mucho mayor.
RETARDO DE RED: Este tipo de retardo es causado por el medio
fisco, los protocolos utilizados para la transmisión de los datos de voz
y los buffers removedores de jitter por el lado del receptor, su función
está ligada a los enlaces de red y su capacidad de procesamiento
de paquetes. Los buffer para jitter agregan retardos que son los que
remueven la variación de retardo en los paquetes que transitan por la
red.
Para obtener un parámetro que ayude a determinar el tiempo que
los paquetes tardan en su transmisión. Se ha realizado la siguiente
fórmula:
Donde:
Dprom= Retardo promedio (ms).
L= Longitud del paquete (bits).
C= Tasa de transmisión del paquete (bps).
JITTER: Es la variación de tiempo entre los paquetes a causa de la
red y para removerlo se necesita la recolección y retención de paquetes
por un cierto tiempo dándole la oportunidad a que el paquete de mayor
lentitud llegue a tiempo para ser interpretado en el orden correcto.
La mezcla del retardo con la supresión del jitter produce inconvenientes
y para ello se ha generado esquemas para adaptar el tamaño del buffer
de jitter según los requerimientos del tiempo de la red, todo con el
objetivo de minimizar el tamaño y retardo de buffer de jitter y a la vez
prevenir el sobre flujo del buffer causado por el jitter.
Por lo general al jitter se lo conoce como la inserción de ruido en
la red lo que ocasiona que haya dificultades en las comunicaciones.
Para calcular el valor del jitter o variación del retardo se realizará
la siguiente formula extraída desde el manual de la herramienta de
inyección del tráfico D-ITG.
4948
Donde:
Jprom = Jitter promedio (ms).
Di = Retardo promedio (ms).
n = Número de retardos.
PÉRDIDA DE PAQUETES: Es un problema que puede ocasionar
mayores daños dependiendo de la red, si es una red IP el servicio no
es garantizado ya que tiene mayor pérdida de paquetes que las redes
ATM. En redes IP actuales los paquetes de voz son tratados como
paquetes de datos que al existir una congestión baja estos marcos de
voz se descartarán al igual que los de datos, sin embargo los paquetes
de datos pueden ser recuperables con la retransmisión ya que estos no
son sensibles al tiempo a diferencia de los de voz que no pueden ser
tratados del mismo modo.
Existen formas para corregir la pérdida de paquetes de voz como:
• Insertar los paquetes de voz perdidos cuando se obtiene el último
paquete recibido, esto se realiza mediante el método de marcos
de voz no continuos llenando el tiempo entre cada marco, este
método es más recomendable cuando el número de paquetes
enviados por una fila o ráfaga no es alto.
• Al enviar información redundante se hace una réplica y se envía
el n-ésimo paquete de voz junto con el (n+1) ésimo paquete,
logrando corregir la pérdida del paquete aunque este método
utiliza mayor ancho de banda y por lo tanto se incrementa el
retardo.
Para determinar una tasa de paquetes que no han sido transmitidos
correctamente se ha realizado la siguiente fórmula
Donde:
Tp = Tasa de pérdida de paquetes (%).
Ps = Paquetes enviados.
Pr = Paquetes recibidos.
ECO: Es un problema causado por las reflexiones en las señales
generadas por un circuito hibrido que reduce los 4 hilos en 2 hilos,
donde antes se utilizaba un par de hilos en la transmisión y otro par de
hilos en la recepción, ahora solo se utiliza un hilo para la transmisión
y uno para la recepción. El eco también se encuentra presente en las
redes de conmutación de circuitos pero son aceptables debido a que
sus retardos son menores a 50 milisegundos.
Si el eco es mayor a 50 milisegundos en una red de paquetes de voz
se deben aplicar técnicas de cancelación de eco, que consiste en
comparar los datos de voz recibidos y transmitidos por medio de la
red de paquetes.
5150
PRINCIPIOS DE CONMUTACIÓN DE PAQUETES
Hasta el año 1970 una de las conmutaciones más utilizadas fue la
de circuitos pero debido a su ineficiencia ante la velocidad de
transmisión y recepción de datos apareció un nuevo modelo que lo
suplanto y este es conocido con el nombre de conmutación de paquetes.
La conmutación de paquetes es el método utilizado para establecer
comunicación en redes digitales en donde los datos a enviar se agrupan
en bloques de diferentes tamaño a la cual denominan paquetes. Un
paquete se encuentra constituido por los datos y la información de
control que es donde se especifica la ruta a seguir y el destino, la
longitud máxima de un paquete puede ser hasta de mil octetos si su
longitud es mayor este mensaje es fragmentado en varios paquetes.
Las redes de conmutación de paquetes trabajan bajo medios
compartidos donde las entregas se realizan en forma secuencial y a
velocidades variables, para luego atravesar los nodos de la red que
pueden ser switches o routers los cuales son recibidos, almacenados y
dispuestos en una cola para que pueda ser enviado al siguiente nodo.
Para ello existen 2 tipos de conmutación de paquetes:
CONMUTACIÓN POR CIRCUITOS VIRTUALES
Que son aquellos orientadas a la conexión donde se debe definir una
ruta única entre los host que servirá como identificador de los paquetes
enviados por lo tanto cada paquete debe llegar a su destino en el mismo
orden en el que fue enviado.
Existen 2 maneras para establecer este tipo de transmisión:
Los circuitos virtuales conmutados (SVC) se crean al momento de
enviar una solicitud de conexión, la cual elimina la ruta al instante
en que la llamada finaliza para que se establezca una nueva ruta al
realizarse un siguiente envío.
En los circuitos conmutados permanentes (PVC) se debe especificar
una ruta lógica, la cual será la única ruta por donde viajará la
información de repetidos usuarios.
El protocolo a utilizar en este tipo de conmutación es el TCP que trabaja
en conjunto con la capa 4 encargado de la división por segmentos de
los mensajes y su reenvío en caso de que no haya llegado hasta su
destino final.
CONMUTACIÓN POR DATAGRAMAS: Son aquellos que
no necesitan estar orientados a la conexión en donde los paquetes
deben contener la información completa con direccionamiento y
enrutamiento, permitiendo así que cada paquete viaje por diferentes
rutas hasta llegar a su destino, debido a esto puede concurrir
inseguridades en su transmisión ya que da paso a que los paquetes
lleguen de manera desordenada e incluso existan pérdidas de los
mismos. Este tipo de conmutación hace uso de protocolos simples
como el UDP que no garantiza una entrega exacta.
5352
PROTOCOLOS DE PAQUETIZACIÓN
Los protocolos de paquetización utilizan secuencias numéricas en los
paquetes a ser transmitidos para poder así mantener la integridad de
la voz para esto se inserta un contador de paquete modulo-16 en cada
paquete a transmitir permitiendo que el receptor pueda detectar los
paquetes perdidos y reproducir intervalos de silencio en el flujo de
transmisión. (López Chalacán, 2008)
PROTOCOLOS DE PAQUETE DE VOZ
Comprime y encapsula tanto los datos de voz como los datos de fax
para luego realizar la transmisión entre extremos, por medio de ambos
puertos y viajar por el backbone de la red.
AMBIENTE DE PORTABILIDAD EN TIEMPO REAL
Es el que provee de un ambiente operacional donde se realizarán
funciones de sincronización, tareas de gestión, gestión de memoria y
de tiempos para el software que se encuentra en el DSP.
MODELOS DE SERVICIOS QoS
Best-Effort Service: Es considerado uno de los servicios más sencillo
porque puede enviar un sin número de información sin necesidad de
solicitar permisos a la red, forzando a que ésta realice entregas de la
información recibida, la misma que no puede ser garantizada, debido
a que podrían existir factores como congestión en el tráfico o daños en
los enlaces entre los encaminadores.
Este modelo no es calificado para ofrecer calidad de servicio (QoS)
debido a las incorrecciones que guarda al no fundamentarse en
parámetros que garanticen valores límites de QoS, retrasos ni fiabilidad.
Integrated Service (IntServ): Es el modelo de servicios integrados
desarrollado en el año 1994 con la finalidad de proveer parámetros de
red de un extremo a otro garantizando así la negociación de recursos.
Este modelo solicita el servicio requerido para operar apropiadamente
en la red, estableciéndose QoS mediante señalización explicita con
el fin de reservar los recursos precisos antes de la transmisión, estas
reservaciones se salvaguardan hasta que la aplicación culmine o el
ancho de banda supere el límite asignado, obteniendo de tal manera
una mejora considerable sobre el servicio de internet tradicional.
El objetivo primordial de esta aplicación es preservar el modelo de
datagramas IP y soportar aplicaciones de tiempo real con exigencias
hacia la flexibilidad ante pérdidas.
Tabla 1. Flexibilidad de los Servicios Integrados
La implementación de esta aplicación requiere habilitar otros
servicios para mantener activo el flujo de altos recursos como:
5554
• Servicio Garantizado: Lo brinda el router que da garantía al
tráfico según el medio físico y la función de éste servicio es
mantener un throughput mínimo con una tasa máxima de
retardo que permitirá reservar un caudal mínimo de extremo a
extremo.
• Servicio Carga Controlada: Este servicio mantiene un retardo
bajo por lo que ofrece una transmisión con probabilidades de
errores limitadas, apoyándose en los recursos de la red y no
brindando garantías.
• Servicio de Mejor Esfuerzo: Este servicio no ofrece garantías
por lo que no brinda calidad de servicio, pues tiene prestaciones
similares a una red tradicional sin nodos Intserv, este servicio
es más usual para aplicaciones de tráfico elástico como TCP o
UDP.
El modelo IntServ se basa en el Protocolo de Reservación de Recursos
(RSVP) que es el protocolo específico para la gestión de señalizar y
reservar la QoS en la red, en él se envía las características del tráfico y
requerimientos de los recursos al router, donde éste debe reservar cada
salto en el trayecto de la ruta por lo cual es el responsable de efectuar
la reserva.
Cabe recalcar que las reservas ejecutadas por el protocolo RSVP son
unidireccionales, en caso de desear establecer una comunicación
bidireccional ambos receptores o routers tendrán que realizar sus
propias peticiones de recursos.
Uno de los inconvenientes trascendentales de los modelos de servicio
integrado es el problema de escalabilidad en el núcleo de la red, esto
es debido a la gran cantidad de números de flujos que puede generar
cada usuario.
Differentiated Service (DiffServ): El modelo de servicios
diferenciados fue desarrollado en 1998 para brindar soportes de calidad
de servicio en base a la priorización de clases de tráficos, el mismo que
puede ser clasificado por dirección de red, protocolo, puertos, interfaz
de ingreso o mediante cualquier tipo de lista de acceso.
Este modelo es de similar ejecución debido a que también obtiene
reservas de recursos en los nodos intermedios (routers) a diferencia
que este modelo no realiza dichas reservas en base a los flujos sino al
tráfico, en donde se administra la red y no necesita de peticiones de
recursos, simplemente se marca el tráfico para que éste obtenga un
trato diferente de acuerdo a la clase que pertenezca.
Antes que se desarrollara este modelo el proceso de marcado de tráfico
lo hacían la compatibilidad entre DSCP y el valor de ToS el cual fue
reconocido como Selector de Clase (CS) y después pasó a formar parte
de DiffServ como uno de sus servicios. A la colección de paquetes con
el mismo valor DSCP y que viaja hacia una dirección determinada es
conocida como comportamiento agregado (BA).
El PHB que es el protocolo de comportamiento por salto de cada
tráfico es el encargado de la programación, encolamiento, limitación
5756
y modelamiento del nodo según su comportamiento, en donde este es
seleccionado por medio del mapeado de código DiffServ (DS) en un
paquete recibido con estándares específicos de QoS por los que tienen
definido dos servicios de repartición de recursos.
• Servicio Reenvío Prioritario (EF): El modelo DiffServ para
brindar este servicio minimiza el caudal, limita el retardo y
determina una variación de retardo máximo con la finalidad de
proporcionar el mayor nivel para QoS especificando el tráfico
con prioridad más alta, este tipo de perfil es el más adecuado
para tráfico de tiempo real como audio, video conferencia o
descarga de video bajo solicitudes.
Jacobson (1.999:1) el comportamiento EF por salto EF PHB se define
como un “tratamiento de reenvío para un agregado diffserv particular,
donde la tasa de salida de los paquetes del agregado de cualquier nodo
Diffserv debe igualar o superar una velocidad configurable”.
• Servicio Reenvío Seguro (AF): Este modelo son para flujos
de tráfico que requieren menos exigencias que los EF aquí los
paquetes se marcan con alta prioridad pero no se garantiza ancho
de banda por lo que se define cuatro clases distintas en función
de los recursos reservados para el encolamiento adecuado de este
tráfico. Y dentro de cada clase AF se establecen tres prioridades
de descarte brindando de tal manera 12 posibles servicios, que
siendo personificados por dos variables en donde una represente
la clase (1,2,3,4) y la otra la prioridad de descarte la misma que
puede ser baja, media o alta. Heinanen (1.999: 1) en cada clase
AF “un nodo DS deberá aceptar los tres puntos de código de
procedencia de descarte y que debe ceder el paso al menos dos
niveles diferentes de probabilidad de perdida”.
• Servicio Mejor Esfuerzo: Este servicio no forma parte del
modelo DiffServ porque no aplica calidad de servicio ya que
trabaja con aplicaciones background, descarga de ficheros ftp y
navegación web.
TÉCNICAS DE ENCOLAMIENTO QoS
FIFO: Es considerado uno de los mecanismos más simples en la
operacionalidad de los paquetes, debido a que el primer paquete
en entrar será el primero en salir, este modelo maneja cantidades
limitadas de ráfagas de datos permitiéndole trabajar con interfaces de
alta velocidad, descartando los paquetes que lleguen cuando la cola se
encuentre llena.
La técnica que utiliza este modelo de encolamiento se basa en
almacenar los paquetes cuando existe congestión en la red y luego
reenviarlos cuando se encuentre disponibilidad manteniendo la
secuencia de llegada, sin ofrecer prioridad sobre otros paquetes.
PQ: Es la técnica de encolamiento de prioridad, que consiste en la
clasificación de un conjunto de colas con prioridades alta, media,
normal o baja las cuales se rigen a un estricto orden, donde la cola
de mayor prioridad serán las primeras en ser atendidas luego las de
5958
nivel medio, normal y por último las de poca prioridad siendo de gran
utilidad para redes de tráfico importante.
Los paquetes que no puedan ser clasificados son automáticamente
emitidos a la cola de nivel normal, la desventaja de este modelo es
estático y no se adapta fácilmente a los requerimientos de la red.
Figura 9. Encolamiento de prioridad.
CQ: Es el encolamiento personalizado donde se define cierta cantidad
de paquetes a cada cola, asignando un ancho de banda equitativo para
todas ellas, con el objetivo de compartir la red entre todas las colas
existentes, sin desatender a ninguna.
Cada cola mantiene una enumeración (cola1, cola2) el cual será
el orden de llegada de los paquetes, es decir, los paquetes que son
agrupados en la cola 1 serán los primero en llegar y así sucesivamente
con el resto de las colas.
WFQ: Es el encolamiento ponderado basado en clases, donde un
enrutador (router) realiza un mecanismo de cálculo para definir
la cantidad de bytes que obtendrá cada clase, separa el tráfico para
asignar los pesos de acuerdo a su nivel de prioridad, es decir, el flujo
con mayor peso es quien obtendrá mayor disponibilidad de ancho de
banda.
Siendo de gran utilidad para el tráfico de tiempo real (paquetes de voz)
que necesitan de un buen tiempo de respuesta, aunque es adaptable a
los cambios que puedan existir en una red no proporciona garantías
totales como en el caso del tráfico priorizado PQ.
EVASIÓN DE CONGESTIÓN
Es un algoritmo de gestión de cola simple que los routers utilizan
para descartar los paquetes en lugar de almacenarlos, evitando así que
se produzca un efecto de sincronización global (pérdida total de un
caudal por el bloqueo de los paquetes).
La funcionalidad de este modelo es eliminar los mensajes que lleguen
a una cola que no recepta más mensajes por haber llegado a su
límite, manteniéndolo en espera hasta encontrar una nueva cola con
disponibilidad para que el mensaje pueda ser emitida por medio de
ella, además de utilizar aplicaciones como RED y WRED que son
los encargados de descartar paquetes de manera aleatoria conforme
aumente el tamaño de la cola.
PROTOCOLOS DE INICIO DE SESIÓN (SIP)
SIP llamado también protocolo de señalización este tiene como
función controlar la utilización de telefonía y videoconferencia en
6160
base a las redes IP. SIP surgió para llenar las carencias que existían
al iniciar alguna sesión multimedia. Su estándar es la de la IETF,
recogido en el RFC3261.
Se creó por IETF MMUSIC Working Group y su estructura está
basada en otros protocolos como STMP y HTTP por lo que suelen ser
muy parecidos. SIP es un protocolo abierto y altamente soportado que
no necesita depender de ningún fabricante. Al ser simple y escalable,
facilita la integración con otros protocolos y aplicaciones.
Este protocolo solo maneja el establecimiento, control y terminación
de las sesiones de comunicación. Logrando que al momento en que
se realiza una llamada este produzca un intercambio de paquetes RTP
que son los que transportan el contenido de la voz y el SDP utilizado
para realizar las negociaciones entre participantes. Este funciona bajo
los protocolos UDP como TCP.
El protocolo de inicio de sesión SIP es un protocolo de control
de la capa de aplicación del modelo OSI, el mismo que permitirá
crear, modificar y terminar sesiones entre participantes en las que
pueden interactuar 2 o más personas, esta comunicación puede ser
realizada mediante las relaciones multicastt, unicast o combinadas.
Además de soportar movilidad de usuario mediante proxying y
redireccionamiento de solicitudes de localización actual del usuario.
El protocolo SIP no se encuentra ligado a ningún protocolo de
control para conferencias en particular, ya que está diseñado para
ser independiente a las capas anteriores de la capa de transporte del
modelo OSI.
FUNCIONALIDAD SIP
SIP permite establecer, modificar y finalizar sesiones ya sea
multimedia como conferencias o de llamadas. Este protocolo de
inicio de sesión se lo puede utilizar no solo para invitar a miembros
de una sesión existente, sino que también se puede agregar a nuevos
miembros estén o no vinculados a la sesión, debido a que soporta
mapeado, redireccionamiento de servicios y de un número único
de identificación quienes le permitirá a la red obtener su ubicación
garantizando a los usuarios su movilización sin pérdida del acceso a
los servicios.
Fases para iniciar y finalizar una comunicación mediante SIP:
1. El sitio de usuario que es el que determina el sistema final a
utilizar en la comunicación.
2. Las capacidades del usuario donde se considera el medio y sus
parámetros a utilizar ya sea para audio o video.
3. La disponibilidad del usuario que involucra la buena voluntad
de la llamada empleada en las comunicaciones.
4. El establecimiento de la llamada es cuando se ha realizado el
timbrado y establecido los parámetros.
5. Y por último el manejo de la llamada, la transferencia y la
terminación de la misma.
62
OPERACIÓN DE SIP: Esta operación se realiza al momento en que
un usuario efectúa una llamada SIP, éste primero localiza el servidor
adecuado y luego envía una solicitud SIP.
DIRECCIONAMIENTO SIP: Este direccionamiento puede hacerse
mediante:
• Una dirección de usuario con el nombre del usuario o un número
telefónico.
• Una dirección por host como el nombre del dominio o la
dirección numérica de la red.
• Una dirección por URL que es similar a una dirección e-mail.Capítulo 2
MÉTODOS, TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS
6564
MÉTODOS, TÉCNICAS Y HERRAMIENTAS
UTILIZADASPara la elaboración de este libro se utilizaron los siguientes métodos
y técnicas:
Método Científico
Tomando en consideración que las diferentes teorías y conceptos
expuestas en esta investigación son confiables y válidas en la
recolección de la información relevante para analizar los mecanismos
necesarios para proponer una guía que ayude como referencia para la
implementación del mismo.
Método Deductivo
En el proceso de esta investigación, este método permitirá abstraer
hechos específicos derivados de un universo de información.
Técnicas
• Encuesta. Es una de las técnicas de recolección de información
más usada, se fundamenta en el cuestionario de preguntas
que se prepara con el propósito de obtener información de las
personas. (Bernal, 2010)
Además se realizó el análisis y levantamiento de la infraestructura
de la red y sus comunicaciones, denotando la actual situación de una
Institución, para lo cual consideramos que la mejor manera de utilizar
oportunamente los recursos es aprovechar la actual tecnología con la
que cuenta como lo es una troncal SIP con redes de telefonía VOIP,
la misma que sería optimizada al máximo si se implementa la actual
propuesta de calidad de servicio en sus redes de voz IP.
Contar con nuevas tecnologías como la telefonía VOIP en donde se
permite integrar datos, voz y video en una misma infraestructura de red
es fascinante pues evita obtener altos costos de intercomunicaciones
aprovechando que la calidad de servicio QoS permitirá operar en la
misma red y explotar esos recursos de la mejor forma, brindándole
mejores y nuevas prestaciones de servicios.
67
Capítulo 3
RESULTADOS OBTENIDOS
RESULTADOS OBTENIDOS
Descripción de resultados
ENCUESTA DIRIGIDA A LOS ADMINISTRADORES DEL SISTEMA.1. ¿Conoce usted el significado de QoS
Tabla 1. Resultado Pregunta 1, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 1. Pregunta 1, Administrador
Elaborado por: Los Autores
2. ¿Cree usted que con la implementación de Calidad de Servicio aplicado a una plataforma de comunicación telefónica obtendría mayor rendimiento en Calidad?
6968
Tabla 2. Resultado Pregunta 2, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 2. Pregunta 2, Administrador
Elaborado por: Los Autores
3. ¿Considera usted que con la utilización del QoS existirá menor probabilidad de que se genere colisión en las comunicaciones?
Tabla 3. Resultado Pregunta 3, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 3. Pregunta 3, Administrador
Elaborado por: Los Autores
4. ¿Qué tiempo considera usted que tardaría el establecimiento de una llamada mediante VOIP?
Tabla 4. Resultado Pregunta 4, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 4. Pregunta 4, Administrador
Elaborado por: Los Autores
7170
5. ¿Considera usted que mediante el balanceo de carga se logrará mejorar las conexiones del sistema VOIP?
Tabla 5. Resultado Pregunta 5, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 5. Pregunta 5, Administrador
Elaborado por: Los Autores
6. ¿De acuerdo a su apreciación personal en que cantidad debería establecerse el ancho de banda máximo para un usuario?
Tabla 6. Resultado Pregunta 6, Administrador
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 6. Pregunta 6, Administrador
Elaborado por: Los Autores
ENCUESTA DIRIGIDA A LOS USUARIOS INTERNOS1. ¿Con que frecuencia realiza o recibe llamadas telefónicas?
Tabla 7. Resultado Pregunta 1, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 7. Pregunta 1, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
7372
2. ¿Considera indispensable contar con un sistema de telefonía IP para el envío y recepción de voz y datos por medio de los teléfonos móviles?
Tabla 8. Resultado Pregunta 2, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 8. Pregunta 2, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
3. ¿Cómo considera el funcionamiento del sistema VOIP actual?
Tabla 9. Resultado Pregunta 3, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 9. Pregunta 3, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
4. ¿En qué porcentaje considera usted se ha logrado reducir pérdida de datos, con la utilización del sistema VOIP?
Tabla 10. Resultado Pregunta 4, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 10. Pregunta 4, Usuarios
Elaborado por: Los Autores
7574
ENCUESTA DIRIGIDA A LOS JEFES O DIRECTORES
1. ¿Qué porcentaje considera usted se ha logrado reducir el costo de llamadas con la implementación de tecnología IP?
Tabla 11. Resultado Pregunta 1, Directores
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 11. Pregunta 1, Directores
Elaborado por: Los Autores
2. ¿Cree usted que con la implementación de la telefonía VOIP se logrará culminar los proyectos a menor tiempo?
Tabla 12. Resultado Pregunta 2, Directores
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 12. Pregunta 2, Directores
Elaborado por: Los Autores
3. ¿Considera usted que la utilización de la telefonía VOIP permitirá reducir la contratación de secretarias?
Tabla 13. Resultado Pregunta 3, Directores
Elaborado por: Los Autores
7776
Gráfico 13. Pregunta 3, Directores
Elaborado por: Los Autores
4. ¿Considera usted que obtener un sistema VOIP en los dispositivos móviles puede generar menores costos a una Institución?
Tabla 14. Resultado Pregunta 4, Directores
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 14. Pregunta 4 Directores
Elaborado por: Los Autores
5. ¿Cree usted que la realización de llamadas de videoconferencias por medio del sistema VOIP ayudará a mantener comunicaciones inmediatas con otros departamentos externos a una Institución?
Tabla 15. Resultado Pregunta 5, Directores
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 15. Pregunta 5, Directores
Elaborado por: Los Autores
6. ¿Cree usted que con la implementación de un nuevo sistema de calidad de servicio mejoraría la comunicación entre los entes departamentales?
7978
Tabla 16. Resultado Pregunta 6, Directores
Elaborado por: Los Autores
Gráfico 16. Pregunta 6, Directores
Elaborado por: Los Autores
Interpretación y discusión de resultados
Encuesta dirigida a los administradores del sistema
Pregunta Nº 1
Interpretación: Por medio de la presente encuesta hemos podido
constatar que el 75% de los encuestados sí mantienen conocimiento
sobre el significado de QoS (Calidad de Servicio), sin embargo el 25%
restante desconocían sobre el tema y su significado por lo cual ignoran
las mayores ventajas que trae consigo su implementación.
Pregunta Nº 2
Interpretación: En la encuesta realizada, el 100% considera
conveniente aplicar calidad de servicio en la red telefónica con el fin de
mejorar las comunicaciones efectuadas de manera interna o externa
y poder así aprovechar de mejor forma la red y obtener rendimientos
más altos.
Pregunta Nº 3
Interpretación: Los resultados obtenidos de las encuestas tanto a los
administradores del sistema como al personal de labor muestra que
el 87,50% se encuentra de acuerdo que con la utilización de QoS se
logrará disminuir las probabilidades de que exista colisión en el tráfico
de la red mientras que el 12,50% no cree que se pueda producir este
tipo de problemas.
Pregunta Nº 4
Interpretación: Mediante las encuestas realizadas hemos podido
notar que el 50% tiene conocimiento del tiempo que puede tardar el
establecerse una llamada mediante VOIP por lo cual han expresado
que la mejor opción es la de 150 milisegundos, sin embargo el
25% cree que tiene una duración superior y han indicado que es
de 175 milisegundo, mientras existió un 12,50% que dijo ser de
180 milisegundos y otro 12,50% que señaló que podría ser de 200
milisegundo lo cual nos muestra que la mitad del personal conoce la
duración más acertada para el establecimiento de una llamada.
8180
Pregunta Nº 5
Interpretación: Las encuestas efectuadas demuestran que el 62,50%
considera que aplicando un balanceo de carga se logrará mejorar
las conexiones del actual sistema debido a que permitirá brindar
prioridades a cada paquete para que puedan llegar a su destino en un
tiempo adecuado, mientras que el 37,50% no está de acuerdo con el
balanceo de carga en la red VOIP porque consideran que los paquetes
de nivel bajo en prioridades podrían tardar un poco más en llegar a su
receptor.
Pregunta Nº 6
Interpretación: Los resultados expuestos por las encuestas detallan
que el 25% de los encuestados del área de sistema creen que el
máximo ancho de banda para un usuario debería ser de 1.5 Mbs,
mientras que el 62,50% considera que el máximo seria de 2 Mbs
para poder obtener mayor velocidad en sus navegaciones y hubo un
12,50% que opinó de 1 Mbs para que no descuiden sus tareas diarias.
Encuesta dirigida a los usuarios internosPregunta Nº 1
Interpretación: Por medio de la actual encuesta realizada se pudo
demostrar que el 5% del personal realiza llamadas con frecuencia de
15 minutos, mientras que el 55% lo hace en un rango de 30 minutos
considerándose necesario aplicar calidad de servicio en las redes de
voz IP de la institución para poder así brindar un mayor acceso. Y
para el 25% de los usuario que utilizan la red VOIP cada 1 hora y
el 15% de ellos cada 2 horas se considera que son quienes deberían
tener un rango de prioridad inferior a los que están entre los 15 y 30
minutos.
Pregunta Nº 2
Interpretación: Las encuestas efectuadas nos detallan que el 77,50%
de los encuestados están de acuerdo con lo indispensable que sería
contar con sistemas de telefonía IP para teléfonos móviles con calidad
de servicio, debido a que les permitiría categorizar el tipo de archivo
y lograr ser emitido a través de la red de internet, mientras tanto el
22,50% no consideran necesario la utilización de nuevos sistemas de
comunicación debido a que es suficiente con tener teléfonos IP entre
oficinas.
Pregunta Nº 3
Interpretación: Los resultados de las encuestas realizadas nos
demuestran que el 17,50 de los usuarios consideran excelente el
funcionamiento del sistema VOIP, pero sin embargo el 70% de los
usuarios lo califican como bueno y el 12,50% lo consideran regular,
indicando que existe una gran cantidad de usuarios que no se encuentran
completamente satisfecho con el actual funcionamiento del sistema
VOIP.
Pregunta Nº 4
Interpretación: Las encuestas nos detallan que el 12,50% de los
usuarios no creen haber reducido más del 1% en cuanto a pérdidas
de información, sin embargo existe un 17,50% que opinaron que
8382
las pérdidas si redujeron a un 5%, mientras que hubo un 40% que
considera haber obtenido un 8% de reducción, en cambio un 30%
expresó que las pérdidas bajaron en un 10% por lo que exponen
contar con un mejor mecanismo de tráfico en la red para evitar estos
inconvenientes.
Encuesta dirigida a los jefes o directoresPregunta Nº 1
Interpretación: Los resultados obtenidos en las encuestas realizadas
nos arroja que un 17,86% de los usuarios opinan que se ha logrado
reducir un 10% de costos en llamadas, mientras que un 28.57% de
los encuestados consideran que ha sido notable la reducción de costos
dándole un 50%, mientras que un 7,14% creen que se ha reducido en un
70%, sin embargo el 46,43% de las personas encuestadas consideran
que ha sido de gran importancia la implementación de esta tecnología
dándole un 25% como resultado.
Pregunta Nº 2
Interpretación: De acuerdo con los resultados obtenidos en las
encuestas se constató que el 89,29% respondió que sí ha sido de
ayuda la nueva tecnología implementada y gracias a ella se ha logrado
culminar los proyectos con mayor rapidez optimizando notablemente
el tiempo, sin embargo unos cuantos opinaron diferente reflejándose
un porcentaje del 10,71%.
Pregunta Nº 3
Interpretación: En las encuestas realizadas al personal directivo
arrojó como resultado que el 67,86% consideran que con la utilización
de la Tecnología VOIP se ha logrado reducir la contratación de
secretarias debido a que esta aplicación es de fácil utilización, sin
embargo un 32,14% opinan que no se ha reducido el número de
secretarias.
Pregunta Nº 4
Interpretación: Los resultados demuestran que el 78,57%
consideran que la implementación de esta tecnología en los teléfonos
móviles es de gran ayuda para la institución debido a que se pueden
utilizar los recursos de la empresa como lo es el internet sin la
necesidad de generar mayores gastos en telefonía celular, mientras que
el 21,43% no consideran importante la utilización de dicha aplicación
por el desconocimiento sobre el tema.
Pregunta Nº 5
Interpretación: Los resultados de las encuestas sobre la realización
de llamadas de videoconferencias arrojaron que el 75% si están
de acuerdo en incorporar esta nueva tecnología VOIP en dicha
Institución debido a que permite mantener una comunicación
inmediata con otros departamentos externos a la Institución,
mientras tanto el 25% no consideran conveniente la implementación
de la actual tecnología.
Pregunta Nº 6
Interpretación: En las encuestas efectuadas a los jefes y directores se
ha demostrado que el 89,29% de los encuestados afirmaron que sería
84
de vital ayuda implementar la calidad de servicio en la red de telefonía
VOIP existente en la Institución, pero sin embargo existe un 10,71%
que no se encuentra de acuerdo y prefieren utilizar los teléfonos
convencionales debido a su desconocimiento sobre el tema.
PROPUESTA PLANTEADA
Capítulo 4
8786
PROPUESTA PLANTEADA
JUSTIFICACIÓN
Las actuales tecnologías están innovando e incursionando el mundo
de las telecomunicaciones sobre las redes IP mejorando notablemente
las nuevas formas de comunicación convirtiéndose en el principal
pionero de la telefonía, generando de esa manera la necesidad de definir
y establecer la calidad de servicio en las redes para que cumplan con
un funcionamiento eficiente y sofisticas.
Utilizar la telefonía VOIP como medio de comunicación entre
instituciones externas implica un mayor ancho de banda para la voz,
por lo cual la configuración de QoS será de gran importancia para
asegurar y cumplir con los requisitos de tráfico, al existir grandes
cantidades de información circulando por la red.
El levantamiento de una troncal SIP junto con la implementación
de un sistema de calidad de servicio QoS permitirá crear y mantener
mayores cantidades de usuarios, además de generar nuevas
aplicaciones de llamadas y videoconferencias trayendo beneficios
como la comunicación y participación entre personas que se
encuentran geográficamente distantes y mayor integración entre los
grupos de trabajo.
Debido a la necesidad de mantener comunicación directa con otros
departamentos, se decide diseñar una troncal SIP con configuraciones
de calidad de servicio QoS sobre la red VOIP que opera en dicha
Institución, brindándole los privilegios necesarios para sostener
comunicación con otras Instituciones, además de contar también con
aplicaciones en sus teléfonos móviles que les permitirá comunicarse
sin la necesidad que se encuentre dentro de la oficina y ahorrando
costos de telefonía por cable.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Permitir hacer el reconocimiento del hardware y software
complementario para la consecución de las acciones enmarcadas en
esta investigación.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Permitir la obtención de información y conocimiento de los
recursos que administra la red para sostener un sistema de
telefonía VOIP.
• Crear los usuarios que interactuarán con la troncal SIP los cuales
se les otorgaron la funcionabilidad de ser emisor y receptor
respecto a las llamadas.
• Establecer canales de comunicación con total claridad y
garantizar la total fidelidad de la señal y del sonido a transmitir
de un extremo a otro.
FACTIBILIDAD DE LA PROPUESTA
Para establecer la factibilidad de la propuesta se ha tomado en
consideración la problemática, sus causas y encuestas realizadas la
misma que conllevó al desarrollo y diseño de un sistema de balanceo
8988
de carga basados en protocolos de señalización, por lo cual ha sido
analizada en dos tipos de factibilidad.
FACTIBILIDAD TÉCNICA
El sistema es viable debido a que en muchas instituciones coexisten
falencias con el medio actual de comunicación entre departamentos
externos.
Con el apoyo y respaldo del departamento de TIC’s de dicha
Institución, para el diseño del sistema se hará uso de las herramientas
de hardware y software, para brindar solución a los inconvenientes
que persisten e impulsar a la utilización de nuevas e innovadoras
tecnologías de comunicación entre departamentos externos y teléfonos
móviles.
FACTIBILIDAD OPERATIVA
Se corroboró que tanto los usuarios internos como los jefes o
directores se encuentran de acuerdo con la configuración de calidad
de servicio QoS y el diseño de una troncal SIP en su red, donde les
permita comunicarse de una manera rápida y sencilla sin necesidad de
capacitaciones.
De acuerdo a las encuestas realizadas, se pudo constatar que no existe
oposición para que se incorpore aplicaciones en sus teléfonos móviles
con el fin de obtener mayor comunicación, lo cual determina su
factibilidad de manera operacional.
ALGORITMO DE QoS PARA AMBIENTES CONTROLADOS Y
REDES WI FI.
% Limpieza variables y grafico
clear all
clc;
clf;
%Definicion de Variables
area = 150; % Dimensión del área en donde se ubicaran los APs.
num_ap = 20; % numero de APs a Instalar
dist_min = 10; %Distancia mínima
% Generacion de la matriz de AP
for ap=1:1:num_ap
ap_mtrx(ap,1) = (area).*rand(1,1);
ap_mtrx(ap,2) = (area).*rand(1,1);
end
% Determinación de distancia entre AP
i=2;
j=1;
error = 0;
while i<=num_ap
while j<=i-1
dist_ap = sqrt((ap_mtrx(i,2)-ap_mtrx(j,2))^2+(ap_mtrx(i,1)-ap_
mtrx(j,1))^2);
if (dist_ap <= dist_min)
9190
ap_mtrx(i,1) = (area).*rand(1,1);
ap_mtrx(i,2) = (area).*rand(1,1);
error = error + 1; %Indica cuantos AP no cumplieron la
distancia mínima
j=1;
else
j=j+1;
end
end
i=i+1;
j=1;
end
% Agregación de Canal a cada AP
for ap=1:1:num_ap
ap_mtrx(ap,3) = randi(11);
end
% Grafica de los AP
for ap=1:1:num_ap
plot(ap_mtrx(ap,1),ap_mtrx(ap,2),'*')
hold on
end
% Cálculo Factor de Traslape
traslape = zeros(num_ap);
for i=1:1:num_ap
for j=1:1:num_ap
ch_mtrx=abs(ap_mtrx(i,3) - ap_mtrx(j,3));
if (ch_mtrx>=5)
traslape(i,j) = 0;
else
traslape(i,j) = (22-5*ch_mtrx)/22;
end
end
end
% Cálculo de Penalidad
rho = area*0.08;
penalidad = zeros(num_ap);
z=0:.01:2*pi;
for i=1:1:num_ap
for j=1:1:num_ap
if(traslape(i,j) ~= 0)
Ri = rho*10.^((-65+65+15+10*log(traslape(i,j)))/(10*3.5));
dist = sqrt((ap_mtrx(i,2)-ap_mtrx(j,2))^2+(ap_mtrx(i,1)-ap_
mtrx(j,1))^2);
if(dist < rho + Ri && dist ~= 0)
AngU = acos((Ri.^2+dist.^2-rho.^2)/(2*Ri.^2*dist.^2));
AngI = acos((dist.^2+rho.^2-Ri.^2)/(2*rho.^2*dist.^2));
xp1 = 1/2*Ri.^2*(2*AngI+sin(2*AngI));
9392
xp2 = 1/2*rho.^2*(2*AngU+sin(2*AngU));
penalidad(i,j) = (xp1+xp2)/(pi*rho.^2);
plot(ap_mtrx(i,1)+Ri*cos(z),ap_mtrx(i,2)+Ri*sin(z),'r:'); %
zona de interferencia
plot([ap_mtrx(i,1) ap_mtrx(j,1)],[ap_mtrx(i,2) ap_mtrx(j,2)],'m')
end
end
end
plot(ap_mtrx(i,1)+rho*cos(z),ap_mtrx(i,2)+rho*sin(z)); %radio de
cobertura de cada punto
end
Figura 10. Código de la Matriz y Distancia de AP
Figura 11: Código de gráfico del canal AP y cálculos de Traslape
Figura 12. Código del Cálculo de Penalidad
9594
Figura 13. Demostración Científica de QoS CONCLUSIONES
Al finalizar con las respectivas investigaciones y encuestas realizadas
se ha podido observar y constatar que en la institución en donde se
aplicó ha mejorado mucho con base a la implementación de nuevos
teléfonos, nueva estructuración de cableados y uso de usuarios para
cada miembro de la institución, pero su calidad de servicio no es
mayormente alta ya que al establecer llamadas éstas no son veloces
y al momento de mantener una comunicación existen interferencias,
haciendo que la voz sea interrumpida y muchas veces exista los
llamados ecos en donde se escucha doble voz, por lo cual podemos
decir que la implementación de un sistema de calidad de servicio
QoS será muy favorable para mejorar el funcionamiento del sistema
de voz, tanto en tiempo como en recursos, optimizando la eficiencia
de dicho departamento y permitiendo el establecimiento de llamadas
y videollamadas tanto internas como hacia lugares externas al
establecimiento, además que pueden ser también utilizados en los
teléfonos móviles.• La información obtenida y conocimiento de los recursos permiten
lograr la excelente implementación de un sistema de telefonía VOIP.
• La troncal SIP permite la buena marca del sistema el cual permite ser emisor y receptor respecto a las llamadas.
• Los canales de comunicación son completamente claros y respaldan el buen funcionamiento del sistema al tratar de mantener contacto con factores externos.
9796
GEOVANNY EDUARDO VEGA VILLACÍSACERCA DE LOS AUTORES
Geovanny Vega es Ingeniero en Sistemas de la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, con Maestría en Conectividad y Redes de Ordenadores de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Asesor y Consultor de TI, dedicado a la docencia universitaria en las asignaturas de Redes, Programación en Redes, Aplicaciones WEB con JAVA. Docente Investigador y Tutor de la Universidad Técnica de Babahoyo y Uniandes. Posee un gran Experiencia laboral como Ingeniero Especialista en Soporte IT e Infraestructura, Project Manager en empresas como AKROS, IBM del Ecuador, Banco del Pacífico, CITIBANK. Especialista certificado en CISCO, Microsoft, ESET Security, HP, Toshiba, Xerox. Ha publicado varias obras de relevancia desde el año 2014 como: Libro denominado “Los Mundos Virtuales de Aprendizaje en la Educación Superior: Métodos Tradicionales vs Mundos Virtuales” (Spanish Edition). Artículos Científicos en revistas 3Ciencias, Journal of Science and Research UTB, Uniandes Memory Science, otros. Participación en varios congresos como conferencista
y ponente.
Profesional de la ciudad de Portoviejo, obtiene su título de Ingeniera
en Sistemas Informáticos en julio del 2012, se graduó de Magíster en
Informática Empresarial en la Uniandes de Santo Domingo en el 2016.
Su experiencia laboral: Cuatro años de Profesora en Computación
e inglés para el Ministerio de Educación. Instructora Nacional
del SECAP Portoviejo. IDEASEC, Soporte Técnico, Preventivo y
Correctivo de Equipos Informáticos (5 años). IITEC, Soporte Técnico,
Preventivo y Correctivo de Equipos Informáticos (1 año). Analista
Técnica de Zona Costa de Visión Mundial (3 meses). Instructora
Técnico Académico 1 SECAP Centro Múltiple Manta Dirección
Zonal 4 (6 meses). Docente tiempo completo Universidad Técnica de
Babahoyo, Escuela de Sistemas (Trabajo actual desde el 23 de mayo
del 2016).
MARÍA GENOVEVA MOREIRA SANTOS
9998
Docente Investigador de la Universidad Regional Autónoma de los
Andes –UNIANDES- desde el año 1999, Magíster en Informática
por la Universidad Técnica de Ambato, Magíster en Docencia de
las Ciencias Informáticas, Especialista en Gestión de Proyectos,
Diplomado Superior en Investigación Científica y Asesoría Académica
por UNIANDES. Docente del Área de Redes, Seguridad Informática
y Desarrollo Cliente Servidor en la Carrera de Sistemas. Candidato
a Doctor en Informática por la Universidad Nacional de la Plata,
Argentina.
FREDDY PATRICIO BAÑO NARANJO
Germán Patricio Torres Guananga Ingeniero en Sistemas
Informáticos, Magíster en Conectividad de Redes, Técnico
Informático en la Facultad de Administración de Empresas de
la ESPOCH, Docente de la Facultad de Ciencias Políticas y
Administrativas de la Universidad Nacional de Chimborazo, Docente
del Instituto de Posgrado y Educación Continua de la ESPOCH,
representante de los Empleados al Consejo Directivo de la Facultad
de Administración de Empresas, representante de los graduados al
Consejo Politécnico de la ESPOCH, actualmente se desempeña como
Director de la Unidad de Admisión y Nivelación de la ESPOCH.
GERMÁN PATRICIO TORRES GUANANGA
101100
IGNACIO MANUEL VALVERDE OCHOA
Magíster en Informática Empresarial. Especialista en Redes y
Comunicaciones. Ingeniero en Sistemas e Informática. Licenciado
en Sistemas Comunicaciones. Analista de Sistemas. Líder del
Área de Tecnología en la División Agrícola de Corporación Noboa
(Guayaquil).Líder del Área de Tecnología y Comunicaciones en el
Ministerio de Desarrollo Urbano y Vivienda Provincial de Los Ríos.
Coordinador Académico de Carreras Análisis de Sistemas y Desarrollo
de Software en el Instituto Técnico Superior y Tecnológico Aguirre
Abad (Montalvo-Los Ríos). Docente en el Instituto Técnico Superior
y Tecnológico Aguirre Abad (Montalvo-Los Ríos).
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http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/4845)
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Andocilla Andrade (Disponible en: bibdigital.epn.edu.ec/
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