Beneficios de una Red VoIP

De acuerdo a la presentación 1 y lo visto en clase, los beneficios de una red VoIP son:

  • Uso más eficiente del ancho de banda y equipos.
  • Menores costos de transmisión.
  • Gastos de red consolidados.

Componentes de una Red VoIP

Al menos 3 componentes esenciales de una red VoIP son:

  • Call Agent
  • MCU
  • Voice Gateway

Interfaces Analógicas en VoIP

Las 3 interfaces analógicas usadas en una red VoIP son:

  • FXS
  • FXO
  • E&M

Fases del Control de Llamadas

Call Setup

Esta fase determina la disponibilidad de ancho de banda:

  • Si el ancho de banda está disponible, se pasa el mensaje de configuración.
  • Si el ancho de banda no está disponible, se genera la señal de ocupado.

Call Maintenance

Monitorea los parámetros de calidad:

  • Paquete perdido
  • Jitter
  • Retraso

Mantiene o termina las llamadas basándose en la calidad de la conexión.

Call Teardown

Notifica a los dispositivos para liberar recursos. Los recursos se ponen a disposición de las llamadas posteriores.

Control de Llamada Centralizado vs. Distribuido

Control de Llamada Centralizado

Permite a un dispositivo externo (Call Agent) manejar la señalización y el procesamiento de llamadas. La puerta de enlace traduce las señales de audio en paquetes de voz después del establecimiento de la llamada. La ruta de voz se ejecuta directamente entre las dos puertas de enlace sin involucrar al Call Agent. La diferencia entre el control de llamada distribuida y centralizada se aplica solo a la señalización y nunca al intercambio de medios, que siempre va directamente entre las dos puertas de enlace.

Control de Llamada Distribuido

Los dispositivos realizan el establecimiento de la llamada, el mantenimiento de la llamada y el desmontaje de la llamada sin la participación de un agente externo.

Telefonía Analógica vs. Digital

Conversión Analógica a Digital

Para utilizar dispositivos de telefonía analógica con VoIP, se requiere un Voice Gateway para transformar la señal analógica a digital.

Beneficios de la Telefonía Digital

Al disponer de dispositivos de telefonía digital en ambos extremos, no se requiere la transformación de la voz, ya que los dispositivos IP traen todos los codecs necesarios.

¿Qué es un DSP?

Los Procesadores de Señal Digital (DSP) convierten las señales de voz analógicas en formato digital y viceversa. También proveen funciones como la compresión de voz, la transcodificación (cambiando entre diferentes formatos de voz digitalizada) y conferencias. Los DSP son componentes de hardware que se encuentran en los módulos de voz dentro de las puertas de enlace.

Fase de Control de Llamadas y Ancho de Banda

La fase de Call Setup es la que determina la disponibilidad del ancho de banda.

Fases de la Conversión Analógico/Digital

  • Muestreo: El DSP muestrea periódicamente la señal analógica. La salida del muestreo es una señal de modulación de amplitud de pulso (PAM), medida en voltios.
  • Cuantificación: El DSP compara la señal PAM con una escala segmentada. Esta escala mide la amplitud (altura o tensión) de la señal PAM.
  • Compresión: El DSP comprime las muestras de voz para reducir los requisitos de ancho de banda.

Teorema de Nyquist y Calidad de Voz en VoIP

El teorema de Nyquist establece que la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces el ancho de banda de la señal para poder reconstruirla correctamente. En telefonía IP, aplicar el teorema de Nyquist correctamente asegura una buena calidad de voz. Si la frecuencia de muestreo es demasiado baja, se produce un fenómeno llamado aliasing, que distorsiona la señal y afecta la calidad de la voz.

Ancho de Banda de 64 Kbps en un Canal DS0

Una conexión T1 se compone de 24 canales DS0 (Digital Signal 0) multiplexados por división de tiempo (TDM), cada uno con un ancho de banda de 64 Kbps. Esto resulta en un ancho de banda total de 1.544 Mbps. En Europa y otras partes del mundo, se utiliza el circuito E1, que se compone de 32 canales de 64 Kbps, dando un total de 2.048 Mbps.

Tipos de Cuantificación

Cuantificación Lineal

  • Bajo SNR (Relación Señal-Ruido) en señales pequeñas (peor calidad de voz).
  • Alto SNR en señales grandes (mejor calidad de voz).

Cuantificación Logarítmica

  • Ofrece SNR uniforme para todas las señales.
  • Proporciona mayor granularidad para señales inferiores.
  • Corresponde al comportamiento logarítmico del oído humano.

Valores en una Muestra Digital

Una muestra digital puede ser asignada a dos valores: 0 y 1.

Ruido de Cuantificación

El ruido de cuantificación es la diferencia entre la señal analógica original y la señal digital cuantificada. Se introduce durante el proceso de cuantificación, donde la amplitud continua de la señal se aproxima al nivel de cuantificación más cercano.

TDM en Telefonía

La multiplexación por división de tiempo (TDM) es una técnica que permite la transmisión de varias señales digitales a través de un mismo canal, dividiendo el tiempo en intervalos y asignando un intervalo a cada señal. En telefonía, TDM se utiliza para transmitir múltiples conversaciones telefónicas a través de un solo enlace físico.

Companding

Companding es una técnica de compresión y expansión utilizada para mejorar la calidad de la señal de voz en telefonía. Hay dos métodos principales: μ-law (utilizado en América del Norte y Japón) y A-law (utilizado en Europa y otras partes del mundo). Ambos métodos utilizan una escala cuasi-logarítmica para comprimir las señales fuertes y expandir las señales débiles, mejorando la relación señal-ruido.

PCM

PCM (Pulse Code Modulation) es la representación digital de una señal analógica. La señal se muestrea periódicamente a intervalos uniformes y se convierte en una serie de pulsos digitales. PCM es la base para la jerarquía digital de los sistemas telefónicos modernos.

Codec Estándar de 64 Kbps

El codec estándar que utiliza 64 Kbps es G.711.

MOS

El Mean Opinion Score (MOS) es una medida numérica de la calidad percibida de la voz en una llamada VoIP. Se expresa en una escala del 1 al 5, donde 1 es la peor calidad y 5 es la mejor calidad.

Transcoding

Transcoding es la conversión directa de un codec a otro. Se utiliza cuando dos dispositivos que se comunican utilizan codecs diferentes. El proceso implica decodificar la señal del codec original y luego codificarla al nuevo codec.

Cuantificación de 8 Bits

Utilizar 8 bits en el proceso de cuantificación significa que se utilizan 256 niveles (2^8) para representar la amplitud de la señal. Aunque introduce ruido de cuantificación, es suficiente para representar la voz humana en aplicaciones de telefonía.

Frecuencia de Muestreo Recomendada

De acuerdo al teorema de Nyquist, la frecuencia de muestreo recomendada es al menos el doble del ancho de banda de la señal. En telefonía, se utiliza una frecuencia de muestreo de 8 kHz, ya que el ancho de banda de la voz humana se considera que está entre 300 Hz y 3.4 kHz.