{"id":7576,"date":"2016-08-26T15:54:02","date_gmt":"2016-08-26T20:54:02","guid":{"rendered":"http:\/\/www.servervoip.com\/blog\/?p=7576"},"modified":"2019-06-10T11:15:54","modified_gmt":"2019-06-10T16:15:54","slug":"requisitos-de-trafico","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.servervoip.com\/blog\/requisitos-de-trafico\/","title":{"rendered":"Requisitos de tr\u00e1fico en redes VoIP"},"content":{"rendered":"
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Calidad de servicio:<\/strong> La calidad de servicio (QoS, Quality of Service) hace referencia a la capacidad que tiene un sistema de asegurar que se cumplen los requisitos de tr\u00e1fico para un flujo de informaci\u00f3n determinado.<\/p>\n

En la RFC 2475 (An Architecture for Differentiated Services) se establecen algunas caracter\u00edsticas significativas, cualitativas o estad\u00edsticas, a tener en cuenta en la transmisi\u00f3n de un paquete en una direcci\u00f3n a trav\u00e9s de una o m\u00e1s rutas en una red: caudal (throughput), demora (delay), variaci\u00f3n de demora (jitter), p\u00e9rdidas\u2026<\/p>\n

Es conocido que Internet ofrece un \u00fanico nivel de servicio, Best Effort, donde no existe una preasignaci\u00f3n de recursos, ni plazos conocidos, ni garant\u00eda de recepci\u00f3n correcta de la informaci\u00f3n. Sencillamente, se ofrece el mejor nivel de servicio posible en ese momento.<\/p>\n

La QoS tiene como objeto solventar los problemas que han ido surgiendo en Internet y en las redes IP en general ante las nuevas aplicaciones y acceso masivo de usuarios. La demanda de servicios garantizados, y el despliegue de aplicaciones multimedia y servicios s\u00edncronos como voz y video en tiempo real, han generado la necesidad de definir y establecer calidad de servicio en las redes para el buen funcionamiento de estas aplicaciones.<\/p>\n

Para el usuario final, la QoS implica tener un nivel de conexi\u00f3n y servicio en t\u00e9rminos de rapidez, fiabilidad, rendimiento y disponibilidad, adem\u00e1s de un servicio de atenci\u00f3n al cliente con respuesta \u00e1gil y eficaz.<\/p>\n

La VoIP ha migrado el tr\u00e1fico de voz que de forma tradicional utilizaba como soporte una red de conmutaci\u00f3n de circuitos (RTPC), a una red de conmutaci\u00f3n de paquetes. Esto implica que la informaci\u00f3n de voz es fragmentada creando un flujo de paquetes independientes que viajan por diferentes caminos de la red, llegando al destino de forma desordenada y con diferentes retardos acumulados. Debido a esto, en la integraci\u00f3n de la voz y los datos sobre una estructura \u00fanica de conmutaci\u00f3n de paquetes, existen algunas limitaciones que deben ser consideradas en el dise\u00f1o e implantaci\u00f3n de una soluci\u00f3n de este tipo:
\n– El ancho de banda necesario para la transmisi\u00f3n de las comunicaciones de voz.
\n– El retardo con el que llegan los paquetes.
\n– La variaci\u00f3n del retardo en la transmisi\u00f3n (jitter).
\n– Las p\u00e9rdidas de paquetes. <\/p>\n

Con el objetivo de paliar los problemas que generan estas limitaciones, QoS act\u00faa a diferentes niveles:<\/p>\n

– Nivel de dispositivo de la red a trav\u00e9s del encolado, la planificaci\u00f3n y la adaptaci\u00f3n
\ndel tr\u00e1fico.
\n– Nivel de se\u00f1alizaci\u00f3n para coordinar la QoS de extremo a extremo.
\n– Nivel de gesti\u00f3n para controlar y administrar el tr\u00e1fico extremo a extremo.<\/p>\n

QoS en VoIP <\/strong>
\nLa calidad de servicio en VoIP est\u00e1 \u00edntimamente relacionada con la percepci\u00f3n que tienen los usuarios finales en una conversaci\u00f3n telef\u00f3nica. Si el grado de satisfacci\u00f3n no es el conveniente, es porque existen deficiencias que no permiten las cargas de tr\u00e1fico de forma puntual o permanente.<\/p>\n

Las medidas subjetivas son m\u00e9todos intuitivos utilizados para la determinaci\u00f3n de la calidad de la VoIP. La m\u00e1s utilizada es la escala MOS (Mean Opinion Score) que se basa en someter a conversaci\u00f3n a un conjunto de individuos y evaluar la claridad media que dicen percibir. Esta escala esta recogida en las recomendaciones P.800 y P.830 de la ITU. Existen varios tipos de escalas MOS dependiendo de la prueba que se realice, pero las m\u00e1s comunes se muestran en las siguientes tablas, y punt\u00faan la calidad de la voz y el esfuerzo necesario para entender el mensaje pronunciado en el otro extremo.<\/p>\n

\"Escala

Escala MOS utilizada para medir la calidad de la voz<\/p><\/div>\n

\"Escala

Escala MOS utilizada para medir el esfuerzo de interpretaci\u00f3n del mensaje<\/p><\/div>\n

El uso de escalas MOS adolece de inconvenientes inherentes pues requiere de un n\u00famero importante de personas para la realizaci\u00f3n del estudio, con el consecuente coste que ello supone, y de una compleja elaboraci\u00f3n de planes de pruebas. Paralelamente, se debe considerar que factores como la cultura o la actitud de las personas que participan en la valoraci\u00f3n, tambi\u00e9n influyen en los resultados obtenidos.<\/p>\n

Por otro lado, la evaluaci\u00f3n de la calidad de servicio tambi\u00e9n se puede basar en la medici\u00f3n de propiedades f\u00edsicas del sistema. En entornos telef\u00f3nicos, es habitual que estas pruebas consistan en el empleo de una se\u00f1al de referencia o en la monitorizaci\u00f3n del tr\u00e1fico en tiempo real. Las medidas en funci\u00f3n del modo que tienen de interaccionar con la red, se pueden clasificar en dos tipos: intrusivas o pasivas. Siendo el resultado de estas pruebas fiable, eficiente y r\u00e1pido.<\/p>\n

En t\u00e9rminos cuantitativos la calidad de servicio se refleja en una serie de par\u00e1metros o factores que pueden ser medidos y ajustados para satisfacer el grado de servicio demandado.<\/p>\n

Los factores que se enumeran a continuaci\u00f3n determinan la calidad de servicio:<\/p>\n

– En ancho de banda que tiene la red para cursar llamadas puede provocar retardos.
\n– La limitaci\u00f3n del ancho de banda y la congesti\u00f3n de los routers, provocan p\u00e9rdida
\nde paquetes.
\n– El procesado al que es sometida la voz y el recorrido que realizan los paquetes a
\ntrav\u00e9s de la red provocan retardos.
\n– Como consecuencia de que cada paquete se transmite de forma independiente al
\nresto se produce jitter.
\n– El acoplo que sufre la se\u00f1al de voz entre los distintos sentidos de la comunicaci\u00f3n
\ngenera eco.<\/p>\n

[rev_slider captions]
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Ancho de banda <\/strong>
\nEl ancho de banda (BandWidth, BW) va a establecer la velocidad m\u00e1xima de transferencia de datos entre dos extremos de la red.<\/p>\n

Relativo a la VoIP, en funci\u00f3n del algoritmo para la codificaci\u00f3n de la voz y de la compresi\u00f3n del codec utilizado, existen unos requerimientos m\u00ednimos para la transmisi\u00f3n de la se\u00f1al de voz en cuestiones de BW.<\/p>\n

El ancho de banda disponible en la red se reparte entre las aplicaciones que hay sobre \u00e9sta. Debido a ello y con objeto de arbitrar este reparto, han surgido los mecanismos de QoS. La t\u00e9cnica empleada para la gesti\u00f3n del ancho de banda en la red es determinante en el retardo que sufrir\u00e1n los paquetes, y en consecuencia, en la calidad de la voz.<\/p>\n

P\u00e9rdida de paquetes <\/strong>
\nLa p\u00e9rdida de paquetes es un fen\u00f3meno com\u00fan en las redes de conmutaci\u00f3n de paquetes. La informaci\u00f3n al ser fragmentada y viajar de forma independiente por la red puede atravesar en su camino hacia el destino diferentes equipos. En este contexto, cuando se produce congesti\u00f3n en el router (se han llenado las colas y el equipo no puede aceptar m\u00e1s paquetes), se producen p\u00e9rdidas. Para el tr\u00e1fico en tiempo real como la voz, la retransmisi\u00f3n de tramas perdidas en la capa de transporte no es pr\u00e1ctica por ocasionar retardos adicionales, derivando de esto que sea habitual el transporte UDP. Trabajando con este protocolo, los paquetes que no son recibidos en el destino no son reenviados.<\/p>\n

El problema de la p\u00e9rdida de paquetes puede quedar resuelto cambiando el router y\/o sustituyendo el enlace por uno de mayor capacidad, pero puede suponer una soluci\u00f3n cara por lo que se buscan otras alternativas.<\/p>\n

Cada paquete contiene de forma aproximada, pues depende del esquema de codificaci\u00f3n utilizado, unos 20 ms de se\u00f1al vocal que se corresponden con la duraci\u00f3n media de un fonema. Debido a esto, la p\u00e9rdida de un paquete en la transmisi\u00f3n representa la p\u00e9rdida de un fonema en el proceso de reproducci\u00f3n de la se\u00f1al de voz. En consecuencia, la p\u00e9rdida de paquetes de voz es una p\u00e9rdida de calidad de la se\u00f1al. Cuando esta tasa de p\u00e9rdida es peque\u00f1a, el cerebro puede reconstruir los fonemas perdidos, lo que permite que la calidad en la conversaci\u00f3n pueda ser aceptable dejando de ser as\u00ed para p\u00e9rdidas superiores. Por esto existen mecanismos que mitigan estos efectos como pueden ser: t\u00e9cnicas de correcci\u00f3n, distribuci\u00f3n, contenci\u00f3n y recuperaci\u00f3n.<\/p>\n

El impacto de la p\u00e9rdida de paquetes es medido en t\u00e9rminos de Ie, el factor de deterioro, y cuanto m\u00e1s grande sea \u00e9ste, el empeoramiento de la se\u00f1al es m\u00e1s severo. En la siguiente tabla se muestra el impacto de las tramas perdidas en el factor de deterioro, seg\u00fan la ITU-T G.113 ap\u00e9ndice I.<\/p>\n

Destacar que incluso con un 0% de p\u00e9rdida de paquetes, los codecs G.729A y G.723.1 tienen un factor de deterioro de 11 y 15, respectivamente.<\/p>\n

\"Impacto

Impacto de las tramas perdidas<\/p><\/div>\n

Retardo <\/strong><\/p>\n

Los retardos que se producen en la transmisi\u00f3n de los paquetes de la se\u00f1al de voz causan dos problemas:<\/p>\n

– Eco. Es consecuencia de las reflexiones de la se\u00f1al. Cuando el retardo es superior a cierto umbral, que la ITU sit\u00faa en 5ms, el hablante empieza a escuchar una versi\u00f3n molesta y retardada de sus propias palabras, y si este retardo alcanza niveles muy elevados, se llega al punto en que mantener la conversaci\u00f3n resulta imposible.
\n– Talker overlap (solapamiento de la voz de los interlocutores). Durante la conversaci\u00f3n se establecen pausas que invitan al otro interlocutor a dar una respuesta, si durante un tiempo razonable no ha llegado la respuesta, el hablante original puede seguir hablando. En este caso, si llega la respuesta del segundo interlocutor debido al retraso, se da una colisi\u00f3n que no permite la comunicaci\u00f3n. A partir del umbral de retardo de 150 ms aproximadamente empieza a aparecer este fen\u00f3meno.<\/p>\n

Por estos inconvenientes, el retardo de extremo a extremo es un factor cr\u00edtico en el dise\u00f1o de una red de transporte de VoIP. Normalmente, la calidad de la voz empieza a degradarse a partir de retardos superiores a 150 ms, pero si condiciones extraordinarias lo requieren, los usuarios habitualmente pueden aceptar hasta 400 ms.<\/p>\n

Las principales fuentes de retardo en la VoIP son dos:<\/p>\n

– Retardo debido al gateway o pasarela. <\/strong>
\nEl procesado de la voz puede provocar diferentes tipos de retardos:
\n\uf0a7 Retardo de procesamiento del codec. La digitalizaci\u00f3n de la voz y la compresi\u00f3n de la se\u00f1al repercute en un retardo inevitable.
\n\uf0a7 Retardo de serializacion. Relacionado directamente con la tasa del reloj de la transmisi\u00f3n, es el tiempo requerido para transmitir un paquete IP.
\n\uf0a7 Retardo de empaquetamiento. Referente al tiempo necesario para llenar un paquete de informaci\u00f3n (carga \u00fatil) con la conversaci\u00f3n ya codificada y comprimida, depende del tama\u00f1o de bloque requerido por el codificador de voz y el n\u00famero de bloques de una sola trama.
\n\uf0a7 Retardo de supresi\u00f3n de jitter. Con objeto de eliminar la variabilidad del retardo, se realiza un almacenamiento temporal del flujo de paquetes antes de recuperar la forma de onda de la se\u00f1al de voz en un buffer.<\/p>\n

– Retardo debido a la red. <\/strong>
\nLos paquetes con la informaci\u00f3n viajan por la red y sufren de fuentes de retardo adicionales:
\n\uf0a7 Retardo de encolado. Ocasionado por la espera de los paquetes para ser transmitidos por una l\u00ednea de salida. Existen diferentes maneras de reducirlo a trav\u00e9s del empleo de l\u00edneas con mayor ancho de banda o mediante t\u00e9cnicas de gesti\u00f3n de BW.
\n\uf0a7 Retardo de conmutaci\u00f3n de la red. Es referente al tiempo que necesita la red para transportar la informaci\u00f3n de origen a destino y hay de diferentes tipos: retardo de acceso al medio, de propagaci\u00f3n o asociado a servicios de red.<\/p>\n

Tomado de:
\nSoler, E. (****). Dise\u00f1o e implementaci\u00f3n de una soluci\u00f3n de VoIP (Proyecto Final de Carrera). Universitat Polit\u00e9cnica de Catalunya, Barcelona, Espa\u00f1a.<\/p>\n

Fuente:
\nhttp:\/\/upcommons.upc.edu\/bitstream\/handle\/2099.1\/8373\/Memoria%20PFC%20-%20Erika%20Soler.pdf<\/p>\n

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