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Resumen— En el presente paper se realiza un estudio sobre la tecnología VoIP, dado que esta es una herramienta que se encuentra en vigencia y permite que los usuarios obtengan el beneficio de enviar paquetes de voz y datos al mismo tiempo. Esta mejora ha ido evolucionando con el tiempo, por eso se desarrolla el estudio de su historia y evolución, arquitectura, protocolos que emplea la tecnología y finalmente se detalla una breve comparación con la telefonía convencional. Términos para indexación— cabecera, conmutación, especificación, gatekeeper, Gateway, H.323., MCU, paquetes, protocolo, softphone, tecnología, terminales.

I. INTRODUCCIÓN L crecimiento y la evolución de las redes a lo largo del tiempo, ha conllevado, tanto a mantener la idea original de

la “función de la telefonía, que es hacer audible el sonido, ante todo la palabra hablada, a largas distancias”[1], como la necesidad de que una red sea convergente, lo cual se refleja en un modelo o sistema, que encapsule la voz para ser transmitida junto a los paquetes de datos, por lo que se piensa en el protocolo IP, como una tecnología universal, que llevará a cabo la transmisión de paquetes de voz utilizando la misma red establecida para datos. La tecnología VoIP (Voice Over Internet Protocol) tiene como idea fundamental el envío de voz, la misma que tiene que ser comprimida y digitalizada en paquetes de datos, para luego ser transmitida vía protocolo IP. El estándar se desarrolló sobre el concepto de redes de conmutación de paquetes, dejando de lado las redes de conmutación de circuitos tradicionales, debido a limitaciones como: el uso ineficiente de recursos, poca flexibilidad y un mantenimiento costoso, lo cual se detallará más adelante.

El presente manuscrito fue creado el 31 de Enero, y revisado el 02 de Febrero. Las opiniones vertidas aquí son enteramente responsabilidad de los autores.

J. Córdova, estudia en la Escuela Politécnica Nacional en la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. (e-mail: jeffer_752@hottmail.com) G. Nicolalde, estudia en la Escuela Politécnica Nacional en la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. (e-mail: ngiselaestefania@rocketmail.com ) V. Espinoza, estudia en la Escuela Politécnica Nacional en la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. (e-mail: vanne_chikit@hotmail.com)

II. HISTORIA VOIP Si bien la tecnología o estándar VoIP, es la semilla de

concepción de este sistema, la telefonía IP es la aplicación implícita de esta tecnología.

La telefonía IP inicia a finales del siglo XX, exactamente en 1995. Fue el resultado del trabajo de jóvenes Israelíes que debido a que la única comunicación posible era entre ordenadores, buscaban codificar la voz para lograr la transmisión de la misma.

En dicho año la empresa Vocaltec, Inc. anunció y realizó el lanzamiento del primer Softphone, llamado “Internet Phone Software”, el cual requería de un ordenador o PC que tenga tarjeta de sonido, micrófono, parlantes y modem; como requisitos de hardware básicos para su funcionamiento.

La forma de operación de este software era exactamente igual al de la actualidad, es decir comprimía la señal de voz, dando como resultado paquetes de voz que serían enviados por internet. Para que dicho software funcione con total éxito, se requería que ambos ordenadores posean características exactamente iguales de software y hardware.

Debido a que en dicha época, la internet, en el tema de ancho de banda, no había evolucionado lo suficiente, dicho software fue un fracaso para la empresa, al igual que para los usuarios.

En marzo de 1997, MCI una compañía de origen estadunidense, desarrolló un proyecto de VoIP llamado “VAULT”, el cual interconectaba y combinada las redes PSTN (redes tradicionales de telefonía) con las redes de datos.

En dicho año se desarrolló por medio del señor Jeff Pulver, usuarios, fabricantes e interesados de la tecnología VoIP, la primera feria/congreso denominada VON, lo que hoy en día se conoce como el mayor evento de VoIP, llevado a cabo principalmente en EE.UU y algunos países de Europa.

En 1998, se empezaron a fabricar los primeros ATA/Gateways, los cuales permitirían la comunicación entre un ordenador y un teléfono convencional, como la comunicación entre dos teléfonos convencionales, los cuales usarían ATAs en cada extremo, cabe recalcar que esta iniciativa fue liderada por un grupo de emprendedores.

En 1999 Cisco comercializa las primeras plataformas corporativas para VoIP, las cuales utilizaban principalmente el protocolo de señalización H.323, el cual permite controlar el establecimiento de la conexión, mantenimiento (transmisión de datos), y liberación de la conexión de multimedia (audio, video y datos) sobre redes de paquetes [2], por lo que H.323 se podría considerar como una tecnología predominante para videoconferencia [3].

En el año 2000 el tráfico de voz, generado por VoIP representaba más del 3%.

En dicho año, un estudiante de la Universidad de Auburn,

Jefferson O. Córdova, Gisela E. Nicolalde, Vannesa E. Espinoza

EVOLUCIÓN Y DESARROLLO DE VOIP

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Alabama-EE.UU, el señor Mark Spencer crea Asterisk, que es la primera central telefónica conmutada, basada en Linux, la cual maneja un código fuente abierto. En la actualidad Asterisk ofrece una solución freeware para hogares y pequeñas empresas, al igual que soluciones IP-PBX corporativas.

En el año 2002 surge el protocolo de señalización SIP, el cual es desarrollado específicamente para Internet, proporcionando así una alta escalabilidad y flexibilidad [4], por lo tanto SIP, empieza a desplazar a H.323.

En el año 2003, dos jóvenes universitarios, Jan Friis y Niklas Zennström, crean un softphone gratuito, denominado “Skype”, el cual ofrece un servicio de telefonía básica gratuita (incluye llamadas de larga distancia e internacionales) a través de Internet, este softphone puede atravesar sin dificultad todos los firewalls y routers, inclusive corporativos.

Debido a que Skype utiliza un protocolo propietario, la interactividad que ofrece este softphone, se realiza únicamente entre usuarios de Skype.

Skype, se propagó rápidamente llegando a contar con 50 millones de usuarios, para diciembre del 2005.

En este año, 2005, Skype fue comprada con “eBay” en US $ 2,6 mil millones.

III. ARQUITECTURA VOIP Para poder implementar una red de voz sobre IP (red de

VoIP), existen diferentes elementos o dispositivos que trabajan mediante el protocolo H.323 y son necesarios para la implementación de dicha red. La figura 1 indica la arquitectura VoIP basada en el protocolo H.323.

La especificación de H.323 define los siguientes términos:

A. Terminales Los terminales H.323 son teléfonos multimedia IP, los

cuales pueden ser teléfonos software con capacidades multimedia del PC, teléfonos IP que son terminales físicos parecidos a un teléfono cualquiera, terminales de videoconferencia, gateway o MCU (unidad de control multipunto).

Fig.1. Arquitectura H.323, VoIP [1].

Se establece como requisito obligatorio, que los terminales

deben soportar comunicaciones de voz, y como requisito

opcional, comunicación de datos y video. La especificación define un esquema de un terminal H.323.

donde se establecen los protocolos utilizados en la señalización de las llamadas, mensajes de control, multiplexación de estos mensajes, codecs de audio y video, y protocolos para la transferencia de datos. Y conforme la especificación dicho terminal puede proporcionar sólo voz, voz y datos, voz y video, o voz, datos y video. La figura 2 presenta un esquema de un terminal H.323.

B. Gateways Interconectan redes H.323 con otras redes de

comunicaciones, como la PSTN (red pública conmutada analógica y digital), o también redes “SIP”. La figura 3 muestra un esquema de funcionamiento de un Gateway.

Los gateways adaptan de forma transparente para el usuario,

Fig. 2. Esquema de un terminal H.323. [2].

el audio, video, datos y señalización, entre formatos propios de la especificación (H.323) y los formatos de otras redes de comunicación. El Gateway realiza la función de interfaz entre los canales de voz sobre IP y las tecnologías tradicionales de señalización y transporte como: FXO, FXS, RDSI, E1, etc.

Los terminales H.323 pueden tener comunicación directa sin la necesidad de gateways, por lo que estos elementos son opcionales en la especificación de ciertas redes.

El gateway se presenta características de un terminal H.323 o MCU en una red H.323. Y como un terminal telefónico en la red PSTN.

Los gatekeepers conocen directamente la existencia de gateways, ya que esto se especifica en el momento de registrar el gateway en el gatekeeper, debido a que las llamadas van a ser rutadas por medio de sus interfaces. Los gateways pueden ser directamente implementados en el equipo donde reside el gatekeeper, o bien ser elementos independientes.

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Fig.3. Esquema de funcionamiento de Gateway. [2].

C. Gatekeeper Este equipo monitorea centralizadamente las llamadas, y

capacidades señalización hacia los terminales H.323. Su alcance puede abarcar un continente, como un segmento particular de una LAN, este alcance se lo denomina “zona”.

Podemos referirnos a un gatekeeper como una softPBX (central software de conmutación), donde terminales H.323 y gateways deben ser registrados (número de teléfono, dirección IP o nombre del dominio del gatekeeper de la zona al que pertenece el terminal) en el gatekeeper, para acceder a las aplicaciones de telefonía. Este proceso se lleva a cabo mediante el protocolo RAS (Registration, Admission y Status).

De acuerdo a las recomendaciones de la ITU-T, el gatekeeper debe proveer los siguientes servicios:

1. Resolución de direcciones. Traduce un número telefónico o alias, a la dirección de red apropiada, por lo que dispone de una tabla de traducción de direcciones. 2. Registro y autentificación. Autoriza o niega el acceso a la red H.323., para lo cual utiliza mensajes descritos en la recomendación H.225.0. 3. Control de ancho de banda. Indica el ancho de banda total disponible para cada terminal, según el tipo de llamada, categoría del terminal, etc, mediante protocolos adecuados. 4. Zona de administración de registro y llamada. El gatekeeper define una “zona H.323.”, para los gateways, MCUs u terminales registrados en esta zona. 5. Señalización de las llamadas de control. Un gatekeeper cumple con la función de centralizador de señalización, de esta forma los terminales consultarán al mismo para función de señalización de las llamadas. 6. Monitorización de las llamadas. El gatekeeper puede autorizar o negar solicitudes de llamadas de los terminales, basado en la señalización H.225.0.

D. Unidad de Control Multipunto (MCU) El propósito de una MCU es establecer una

multiconferencia entre tres o más canales de voz, por lo que la MCU puede ser implementada en un servidor dedicado, o implícita como parte de un terminal H.323.

La MCU tiene dos componentes fundamentales: el MP (multipoint processing) y el MC (multipoint controller).

El MP es el software de la MCU, que cumple con funciones de DSP, el cual agrega canales multimedia a una multiconferencia.

El MC gestiona negociaciones H.245 entre todos los terminales, determinando las capacidades comunes, como también controla los recursos de la conferencia.

La figura 4 ilustra de forma menos técnica y más didáctica como se podría describir la arquitectura H.323. de VoIP, con todos sus elementos.

Fig.4.Elementos de Arquitectura H.323. . [3].

El cómo se lleve a cabo una sesión establecida, como por

ejemplo lo es el caso de una llamada, determinará los nodos o elementos que intervendrán en la misma. Gateways para establecer sesiones con terminales de otras redes, MCU para una multiconferencia y los gatekeepers que son quienes gestionarán la comunicación, todos descritos anteriormente. La figura 5 ilustra el escenario básico que tendríamos en una llamada.

Fig. 5. Llamada entre dos terminales H.323. registrados en el mismo

gatekeeper. [4].

En la actualidad existen dos únicos protocolos que controlan las sesiones multimedia en Internet, los cuales son el mencionado anteriormente H.323. y el protocolo SIP (Session Initiation Protocol), el cual es un protocolo de control de capa desarrollado por la IETF (Internet Engineering Task Force), descrito en el RFC 2543.

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SIP es a convertido como una alternativa a H.323, ya H.323 tiene mayores cuestionamientos en temas de complejidad. Inicialmente H.323 fue orientado al soporte de comunicaciones multimedia en entornos LAN[5] manejado por mensajes binarios con codificación ASN.1, SIP fue desarrollado para Internet, mediante un modelo cliente-servidor, el cual maneja mensajes del tipo HTTP.

SIP permite el transporte de cualquier tipo de contenido, utiliza el protocolo SDP (Session Description Protocol) para durante una sesión, establecer el intercambio y negociación de las capacidades permitidas, al igual que interactúa con oros protocolos (DNS, DHCP, provisión de QoS, transporte, etc.)[6]. La figura 6 describe la Arquitectura Multimedia propuesta por el IETF.

Fig. 6. Arquitectura Multimedia del IETF. [6].

Se definen cinco elementos: 1. Agentes de Usuario (UAs). Aplicaciones que residen en dispositivos tanto como PC o teléfonos IP. 2. Servidores Proxy. Similares a los proxies HTTP, los cuales están asociados a dominios DNS. 3. Servidores de Redirección. Que permiten a los UA determinar el próximo salto. 4. Servidores de Registro. Aceptan las peticiones de registro de los usuarios. 5. Servidores de localización. Contienen la información de localización de los usuarios registrados, la cual es administrada por una Base de Datos.

Dentro de toda esta arquitectura se tiene algunos componetes de VoIP, estos nos ayudan a habilitar VoIP

Componentes VoIP del servidor Componente de integración RTC Componentes de red perimetral

Estos componentes nos proporcionan servicios de conversión, de enrutamiento de entrada, enrutamiento de salida, además de un enrutamiento de mensajería, debido a la integración RTC podemos tener puertos de enlace multimedia, los cuales nos permite tener funciones con la PBX, es decir trabajar con llamadas, videoconferencias, además de conexiones basadas en SIP. Como se muestra en la figura tenemos algunos componentes como ya se habían explicado, por ejemplo los Routers/Gateway son los encargados de salir hacia la PSTN, el Gatekeeper es el encargado del control de llamadas, además

de que se tiene varios servidores y usuarios finales, esta arquitectura que utiliza VoIP es centralizada y distribuida

Fig.7. Componentes de una red VoIP. . [5].

IV. PROTOCOLOS DE VOIP Los objetivos planteados dentro de lo que es VoIP se basan

en la división de flujos de audio para ser transportados sobre redes IP, en este caso estas redes IP originalmente no fueron diseñadas para que en tiempo real se tenga un tráfico de audio o de cualquier otro tipo de medio de comunicación.

Haciendo una comparación con la red telefónica conmutada la cual está diseñada para trabajar con voz, podemos observar que esta tiene algunas limitaciones tecnológicas, debido a estas razones se recurre a la creación de protocolos para VoIP, los cuales trabajan mediante una serie de procesos de señalización entre los terminales transportando así dos flujos de audio en cada sentido de la conversación.

Estos protocolos de VoIP se aseguran de que cada uno de los datos lleguen intactos desde el origen hacia el destino, cumpliendo los requerimientos de ancho de banda y de calidad de servicio adecuados, entre los principales protocolos de transporte para VoIP tenemos: SIP, RTP, RTCP

A. SIP (Session Initiation Protocol) Este es un protocolo de señalización para diversos recursos o actividades a través de Internet, entre las cuales tenemos conferencias, telefonía, notificaciones de evento, mensajería instantánea entre otros. SIP es desarrollado por el IETF (Internet Engineering Task Force), el cual se encuentra estandarizado por el RFC 3621, en este RFC se da especificaciones para la iniciación, moderación y la finalización de lo que son las sesiones multimedia, ya sean estas de dos pares (unicast) o sean multipares (multicast). Entre las principales características tenemos las siguientes:

Es el acrónimo de Session Initiation Protocoloel cual es un protocolo de control y señalización

La sintaxis de este protocolo es simple, es parecida o similar a SMTP o HTTP.

El sistema de autenticación que utiliza este protocolo es de pregunta/respuesta.

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No posee un adecuado direccionamiento de información cuando este requiere funcionar con NAT.

Es un protocolo orientado a las conexiones que se producen entre terminales, (end to end) es decir de terminal a terminal.

El establecimiento de sesión para el protocolo SIP está dado por las siguientes etapas: 1) Registro: Un usuario debe registrarse ante el Proxy, para que este puede ser llamado por otro usuario, el registro consiste en enviar un mensaje denominado REGISTER, el cual posee a continuación su respuesta 200(OK), es decir en el caso de que el usuario haya provisto al sistema de credenciales invalidas, este recibirá como respuestas un mensaje 407, el cual indica que se debe reenviar el mensaje de Registro hasta lograr tener una conexión firme 2) Invitación a una sesión: Inicia con un mensaje denominado INVITE el cual está dirigido hacia el Proxy. Responde con un carácter 100 (Trying) para avisar de retransmisiones y reenvió de peticiones. 3) Terminación de sesión: Una sesión se finaliza cuando cada uno de los usuarios del sistema envía un mensaje BYE de un extremo a otro. Se confirma el final de la conversación enviando un mensaje 200 (OK). Existe casos en el que el Proxy desea permanecer en el sistema con fines de control de tráfico, esto se logra insertando un campo a la cabecera de los mensaje SIP, el RECORD ROUTE. Los mensaje de SIP son las peticiones y las respuestas, en ambos casos se emplea un formato de mensaje genérico el cual consiste en un alinea inicial, uno o más campos de cabecera, una línea vacía y un cuerpo del mensaje.

a) Peticiones: Se usan para iniciar alguna acción o para solicitar información, la línea inicial del mensaje incluye un nombre del método al que se invoca por ejemplo:

INVITE ACK OPTION BYE

b) Respuestas: Son generadas en retorno a una petición, devolviendo un código numérico de estado, está línea inicial del mensaje contiene una pequeña descripción del código.

1xx: Mensaje provisional 2xx: Éxito 3xx: Redirección 4xx: Fallo de método

SIP es un protocolo de capa de aplicación relacionado con TCP/IP y con el protocolo SDP, basándose en una arquitectura cliente servidor, ya que fue diseñado como un recurso para la incorporación de la telefonía como un servicio más de Internet.

B. RTP Es un protocolo de tiempo Real (Real Time Transport Protocol) el cual define un estándar para él envió o transporte de audio y video sobre Internet. Este protocolo está definido en el RFC 1889, desarrollado en 1996 por el grupo de trabajo de video y audio. La función básica que tiene el protocolo RTP es la de la multiplexación, es decir multiplexa varios flujos de datos en tiempo real en un solo flujo de paquetes UDP, es decir aumentado las cabeceras correspondientes se puede numerar cada uno de los paquetes (cada paquete tendrá un número mayor que el antecesor). El protocolo RTP ofrece algunas características que se mencionan a continuación:

Para diversas aplicaciones como lo son streaming, las videoconferencias, telefonía, etc, este protocolo ofrece una entrega de datos multicast.

RTP no ofrece garantías sobre lo que es QoS (Calidad de servicio) ni sobre el retraso que existe en la entrega de paquetes.

Necesita apoyo de capas inferiores para el control de reserva de recursos.

Este protocolo va de la mano con RTCP, en este caso RTP envía datos y RTCP tiene los servicios de control y señalización.

La cabecera que se tiene en la trama del protocolo RTP es la siguiente:

V: Versión del protocolo que se utiliza P: inicia si existe relleno X especifica si la cabecera es seguida por una

extensión. M: indica el inicio de imagen en el caso de

trasmitirse video. Número de secuencia: permite un correcto

funcionamiento de las muestras. El tipo de medio nos define si se utiliza audio o

video Posee un campo denominado MARCA DE TIEMPO la cual nos indica cuando se creó la primera muestra del paquete RTP, este campo cuenta con 32 bits. La siguiente parte del paquete tiene un IDENTIFICADOR DE ORIGEN DE SINCRONIZACION, en este caso este campo nos indica a cual flujo pertenece el paquete, es decir multiplexar/demultiplexar los paquetes UDP y finalmente tenemos el IDENTIFICADOR DE ORIGEN DE CONTRIBUCIÓN en el caso de que este exista.

Fig.8. Cabecera RTP [7]. Un ejemplo en el protocolo RTP se basa en las

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vulnerabilidades que este puede llegar a tener como todos los protocolos, supongamos que un usuario atacante puede autenticarse de una forma falas con direcciones de red de origen y destino, en este caso este puede llegar a cambiar el encabezado e incluso modificar el algoritmo de codificación de este paquete.

C. RTCP Cada tx de voz dentro de un sistema de comunicaciones en tiempo real tiene asociado dos canales RTCP, uno que va de fuente a destino, mientras que el otro retorna desde el destino a la fuente llevando consigo características de calidad de servicio (QoS)

Fig.8. Funcionamiento de RTCP [7]. Acrónimo de Real Time Control Protocol, este protocolo nos proporciona información del estado como se encuentra nuestra red por ejemplo:

El Rx informa al TX sobre paquetes perdidos en el sistema.

El Tx es aquel que puede decidir sobre un cambio de tipo de codificación en caso de que este tenga una calidad degradable.

El Rx decide sobre aumentar o no el tamaño del buffer si el mismo aumenta una variación en el retardo producido.

Se puede afirmar o considerar a RTCP como un protocolo complementario a RTP dándole asi un mecanismo de control, utilizando UDP para un puerto que se encuentre de forma adyacente al puerto en el que se va a utilizar RTP, RTCP tiene un flujo de paquetes en el cual se ofrece a todos los participantes una información sobre cómo se encuentran los datos dentro del sistema además de su calidad. El protocolo RTCP sirve para la sincronización, es decir nos indica claramente el tiempo exacto en el cual se debe reproducir las muestras RTP, además de permitir una sincronización de los medios utilizados en el sistema. Para la indicación de que un participante abandonó el sistema de conversación se envía un mensaje. Los tipos de mensajes (paquetes) que usa RTCP son:

SR: Sender Report (informe de emisor) RR: Receiver Report: informa al emisor de la Qos de

la comunicación SDES: Source description. Identifica a la fuente BYE: Indica el fin de la participación de una fuente

dentro del sistema APP: Paquetes específicos de una aplicación.

RTCP está diseñado para soportar solamente las necesidades más básicas de una aplicación, en este caso el receptor de una sesión emplea RTCP para indicar sobre el número de paquetes perdidos, jitter (disminución o aumento de retardos) además del RTT (tiempo empleado por los datos hasta llegar al receptor).

Ya que RTCP trabaja conjuntamente con el protocolo RTP debemos analizar la cabecera del paquete que se forma teniendo lo siguiente:

V: Versión del protocolo (2 bits) P: nos indica si el paquete esta con relleno en

múltiplos de 4 bytes. RC: cuenta los informes en el paquete PT: su carga útil generalmente 200 para SR Longitud: posee 16 bits SSRC: fuente de origen (32 bits)

Fig.9. Cabecera de RTCP. [8].

Por lo tanto teniendo como una comparación entre estos protocolos TRP y RTCP podemos decir que mientras actúa el protocolo RTP transportando flujos de medios (audio y video), el protocolo RTCP es utilizado para supervisar as estadísticas de transmisión y Qos, ayudando también a la sincronización de múltiples flujos.

V. CONMUTACIÓN DE CIRCUITOS Las redes de voz han ido evolucionando con el paso de los

años, su desarrollo se basa desde redes de circuitos exclusivos punto a punto, pasando a nodos de conmutación manual, con el paso de los años se dio una evolución automática de conmutación de circuitos y en la actualidad se basan en una conmutación de paquetes.

La telefonía convencional, tanto en el establecimiento de la llamada como la finalización de la misma se basaban en el principio de conmutación de circuitos. Esta técnica se acopla de manera muy eficiente a la voz, proveyendo una conexión muy confiable para la transmisión de voz pero el ancho de banda a disposición no era totalmente usado.

Una de las principales características de la conmutación de circuitos es que el circuito permanece establecido durante todo el tiempo que dura la llamada, quedando a disposición del usuario en todo el momento, en otras palabras se tiene un ancho de banda dedicado. Otras de las características relevantes de la conmutación de circuitos es la reserva de la conexión durante el tiempo necesario y mínimos retardos de transmisión de voz. Estas características se adaptan perfectamente a la voz, pero se presenta una dificultad para los datos como son: Uso ineficiente de los recursos; esto es evidente en

cada llamada telefónica, dado que utiliza un canal de 64 Kbps, independientemente del tráfico que exista en ese instante. Todos los elementos de conmutación son designados a realizar

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la conmutación de canales de 64 Kbps independientes de la cantidad de tráfico que llegue al conmutador en cada instante. Son poco flexibles, es decir tienen un

encaminamiento alternativo. Para la fase del establecimiento se necesita una

identificación del destino. Permite procesar información tanto analógica como

digital, pero no permite incluir más servicios aparte de la voz.

VI. CONMUTACIÓN DE PAQUETES SOBRE VOIP Hasta antes de la década de 1970 la única forma de realizar

conmutación en la telefonía era la conmutación de circuitos, pero debido a que su rendimiento ya no llenaba las expectativas de muchos usuarios se vio en la necesidad de reemplazarla por otra tecnología más innovadora que acoplara de manera perfecta la transmisión de datos y voz al mismo tiempo, esta nueva manera de operación se llama conmutación de paquetes.

En la actualidad VoIP utiliza la tecnología de conmutación de paquetes, cumpliendo el mismo principio de funcionamiento que en los años 70s, pero adoptado oficialmente por IP en los años 80s.

La característica que hace que la conmutación de paquetes sea más adecuada para la transmisión de datos y voz, es que el usuario dispone del ancho de banda que requiere pero al momento que este finaliza su transmisión, otro usuario puedo ocupar este ancho de banda; es decir la conmutación de paquetes posee un ancho de banda bajo demanda.

Otras de las características importantes son: Debido al aprovechamiento mejorado del ancho de

banda, es capaz de soportar un tráfico de gran volumen. Son redes abiertas, es decir que se obtiene una gran

capacidad de flexibilidad. No requiere de reservación exclusiva de canal por

cada llamada, reduciendo así los costos de tarifación de las llamadas. Integración de nuevos servicios y unificación de la

estructura de red. Existen tiempos de retardo perceptibles, en el orden

de los mseg, tanto en momentos previos a transmisión como durante la trasmisión.

A. Elementos para conmutación de paquetes. 1) Paquete.

El paquete es la información que se requiere transmitir en la comunicación. Sus elementos son: datos propiamente dichos y la información de control. En la información de control se especifica la ruta que debe seguir el paquete a lo largo de la red hasta su destino.

El tamaño máximo que un paquete puede tener es de mil octetos, si supera a este valor el mensaje se fragmenta en otros paquetes.

a) Tamaño de los paquetes de voz.

(1) Paquetes de gran tamaño. Incluyen varios bloques de datos.

Reducen la influencia de las cabeceras en el flujo de datos. Aumenta el tiempo de empaquetado.

(2) Paquetes pequeños. Trafico añadido por sobrecarga de cabeceras.

(3) Factores que influyen en el tamaño de los paquetes.

Retardo extremo a extremo. Complejidad de algoritmos de compresión.

2) Circuitos virtuales. Se basa en el principio de funcionamiento de la conmutación

de circuitos. Para que este funcione se debe establecer la ruta previa de los paquetes de petición de llamada (solicita una conexión lógica al destino) y de llamada aceptada (envía a modo de respuesta, en el caso que la estación destino se encuentre apta para transmisión). Terminado la transmisión se procede al intercambio de datos, y al finalizarse se presenta el paquete de petición de liberación (indicación de red disponible), es decir que se finalizó la transmisión.

B. Principio de funcionamiento. La conmutación de paquetes se aplica únicamente a

comunicaciones digitales, en donde los datos se transmiten en forma de paquetes, estos paquetes pueden ser cortos o de gran tamaño. Si los paquetes que se tiene son muy grandes en el lado del receptor se los segmenta en grupos más pequeños y se les añade un conjunto de bits de control. Estos paquetes son transportados a través de la red mediante procesos de almacenamiento y reenvío sobre circuitos virtuales, que permiten la compartición de los canales físicos de la red (datos y voz al mismo tiempo), dado que se ocupan únicamente en el tiempo de transmisión y dando la posibilidad de utilizarlo para el envío de nuevos paquetes.

C. Pérdida de paquetes. La pérdida de paquetes se presenta en redes que poseen una

gran congestión, la cual no debe superar un porcentaje alrededor del 5-10% de todos los paquetes de voz transmitidos, si esto ocurre la calidad de voz disminuye significativamente.

D. Compensación de pérdidas de paquetes. La red IP no garantiza que el servicio llegue de manera

adecuada al destino, por eso suele existir muchas pérdidas en esta red, para solucionar eso lo que se hace es tratar a todos los marcos de voz como datos bajo congestión, los marcos de voz son descartados al igual que los datos, siendo estos no sensibles al tiempo, y los paquetes descartados pueden ser recuperados con la retransmisión , mientras que los paquetes de voz no pueden ser retransmitidos, dado que no son tolerantes a los tiempos de retardo.

E. Soluciones en IP. Una de las soluciones es la utilización de códigos de

corrección de errores, dado que la redundancia aumenta la sobrecarga y recupera al paquete de redundancia, esto se

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obtiene a costa de un incremento de ancho de banda y más retardo.

Otra de las soluciones es el sobredimensionamiento de la red, este no es muy práctico pero evita que los paquetes se pierdan.

Finalmente se usa la interpolación de los paquetes perdidos al repetir el último paquete recibido durante el intervalo en que el paquete perdido debe ser analizado; esto no es muy usado dado que si la tasa de paquetes es muy alta no alcanza a revisar a todos los paquetes.

VII. VENTAJAS SOBRE LA TELEFÓNICA TRADICIONAL La transmisión de datos y voz al mismo tiempo ha

provocado una gran evolución en el sistema telefónico presentándose a continuación algunas ventajas de VoIP frente a la telefonía tradicional.

Eficiencia y calidad de servicio. Codecs compresores (reducción de ancho de banda y

obtención de ancho de banda bajo demanda). Buffers en recepción (regeneración del espaciado y

amortiguamiento del retardo). Mecanismos de QoS en la red, por ejemplo la

priorización de paquetes de voz y sincronización con los paquetes de datos y voz.

Señalización. Establecimiento y liberación dinámica de llamadas

VoIP. Información para el usuario del progreso de la

llamada. Acuerdo en lo codecs a emplear. Movilidad de usuarios. Control de acceso. Tarificación. Servicios adicionales, como ejemplo, desvío de

llamadas. Interfuncionamiento con la red telefónica PSTN. Tratamiento de señales no vocales, como son el caso

de los MODEM o fax.

VIII. CONCLUSIONES El desarrollo tecnológico en el área de la telefonía

convencional ha permitido que hoy en día se pueda manejar una cantidad de información nunca antes imaginada, facilitando así la vida diaria de las personas. Gracias a esta evolución se puede tener accesibilidad a voz y datos en el mismo instante, considerando que ahora es posible hacerlo de manera móvil y sin límite de tiempo.

Existen protocolos de transporte mediante los cuales se

puede establecer comunicaciones digitales, por ejemplo en el caso de VoIP podemos ver que se puede transportar voz sobre el protocolo IP (enrutamiento), es decir cada uno de los protocolos de transporte trabajan en conjunto para poder tener un flujo claro de paquetes UDP con voz digitalizada para tener un sistema de comunicaciones eficiente, en este caso también existe una señalización y control de los datos con los que se trabaja.

Al ser VoIP una tecnología con alta demanda en el continuo crecimiento de las redes a nivel mundial, el estudio y desarrollo de protocolos y demás especificaciones, que permitan ofrecer un servicio de alto QoS, es de vital importancia ya que los usuarios de estas tecnologías se enfocan principalmente en el tema de que tan bueno es el servicio, al satisfacer sus necesidades. El continuo estudio y desarrollo tiene que ir de la mano con lo que se ha fomentado como base, para que en cuestiones de costo, no sea nuevamente una inversión considerablemente alta, como lo es el partir de cero, tanto como para usuarios y fabricantes.

IX. REFERENCIAS [1] Jose Antonio Solís Miranda. Historia de las cosas. Historia del

teléfono: [On line] .Disponible en: https://books.google.com.ec/books?id=cSqUhL-qcikC&pg=PA47&lpg=PA47&dq=Hacer+audible+la+palabra+hablada+a+largas+distancias&source=bl&ots=s4hFlBKFfZ&sig=o5AYRllMc4YNMAvow3RxisMZvso&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwiEy4rUzdTKAhWDHx4KHaBoCXoQ6AEIGjAA#v=onepage&q=Hacer%20audible%20la%20palabra%20hablada%20a%20largas%20distancias&f=falseUSA Abbrev. of Publisher, year, ch.x, sec. x, pp. xxx–xxx.

[2] Jose Ignacio Moreno, Ignacio Soto, David Larrabeiti. Protocolos de Señalización para el transporte de Voz sobre redes IP. Departamento de Ingeniería Telemática. Universidad Carlos III de Madrid. : [On line] .Disponible en: http://www.it.uc3m.es/~jmoreno/articulos/protocolssenalizacion.pdf

[3] Ing. Douglas R. Gaméz F. ESTANDARES DE VoIP. SIP Vs H.323. Caracas – Venezuela: : [On line] .Disponible en: http://neutron.ing.ucv.ve/fernandezl/Multimedia/Tareas%202005-1/Estandadres%20de%20VoIP%20H323%20&%20SIP%20-%20B&W.pdf

[4] Ing. Douglas R. Gaméz F. ESTANDARES DE VoIP. SIP Vs H.323. Caracas – Venezuela: : [On line] .Disponible en: http://neutron.ing.ucv.ve/fernandezl/Multimedia/Tareas%202005-1/Estandadres%20de%20VoIP%20H323%20&%20SIP%20-%20B&W.pdf

[5] LA VoIP : [On line] Disponible en: http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/11379/fichero%252F3. pdf

[6] VoIP-IP Telephony, Nivel Inicial: [On line] Disponible en: http://www.naser.cl/sitio/Down_Papers/VoIP%20-%20Basico.pdf

[7] Introducción a RTP y RTCP: [On line] Disponible en: http://www.it.uc3m.es/labsimitis/sesiones/teoria/07_Intro_RTP.pdf

[8] Protocolo de trasnporte en Tiempo Real – RTP-: [On line] Disponible en: http://www.uco.es/~i62gicaj/RTP.pdf

[9] Protocolos de VoIP de acuerdo al modelo OSI.: [On line] Disponible en: http://es.slideshare.net/solxitlalyguerra/protocolos-de-voip-de-acuerdo-al-modelo-osi

X. BIOGRAFÍAS

Jefferson O.Córdova, nació en Quito el 1 de Febrero de 1993, Realizó sus estudios primarios en el Centro Experimental “Eloy Alfaro”, mientras que sus estudios secundarios en el Instituto Tecnológico Superior “Sucre” obteniendo su título de Bachiller en Electrónica, actualmente se encuentra cursando los últimos semestres

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de la Carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones en la EPN.

Gisela E.Nicolalde, nació en Quito-Ecuador el 03 de noviembre de 1991. Realizó sus estudios secundarios en el Unidad Educativa Experimental Manuela Cañizares, donde obtuvo el título de Bachiller en Ciencias, especialización Físico – Matemáticas. Actualmente estudia Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones en la Escuela Politécnica Nacional.

Vanessa E.Espinoza, nació en Quito-Ecuador el 5 de Noviembre de 1991. Realizó su estudios de educación primaria en la ciudad de Quito, ITSE “Consejo Provincial de Pichincha” Primaria-Vespertina, realizó sus estudios de educación secundaria en la ciudad de Quito, en el Colegio Experimental

“Simón Bolívar”, obtuvo el título de Bachiller técnico en Comercio y Administración-Especialidad: Informática. Actualmente cursa sus estudios de educación superior en la ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL, estudiante de séptimo semestre en la Facultad de Eléctrica y Electrónica en la carrera de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones.