¿Que es una red convergente?
También llamadas redes multiservicio son las que nos dan la posibilidad de tener varios servicios (Voz, datos, Vídeo) en una única infraestructura común, por medio de la integración de todos los servicios mencionados, utilizando un único protocolo de nivel de red, en esta ocasión de entrara a fondo en relación a la utilización del protocolo IP, para consolidar todos los estos servicios ya que se puede considerar la forma mas adecuada de para el rápido desarrollo de estas nuevas redes de convergencia, en vista de la naciente necesidad de ofrecer servicios mas robustos y dinámicos de las empresas prestadoras de servicios de telecomunicaciones y a las diferentes opciones y recursos que nos brinda la Internet para desarrollar estas nuevas tecnologías, de comunicación.
Modelo de red de Convergencia
Los siguientes son los tres elementos claves sobre los cuales se construye una red de convergencia basada en IP:
- Tecnologías que permitan ofrecer múltiples servicios sobre una red de datos.
- Una red multiproposito, construida sobre una arquitectura de red funcional mente distribuida y basada en IP.
- Un sistema abierto de protocolos estándares, consolidados e intencionalmente aceptados.
En esta oportunidad se presenta la posibilidad de utilizar las redes Ip (VoIP) como medio para la utilización de servicios de Voz, siendo una manera flexible, eficiente y económica de construir redes de convergencia de voz y datos,
Como el protocolo IP no fue diseñado para los servicios de trafico de Voz, VoIP debe basarse en la utilización de procesos adicionales, implementados en los media Gateways y de protocolos adicionales como MPLS (multiprotocol label switching) y Diffserv (servicios diferenciados) para manejar los problemas que se presenten con la calidad de voz.
El protocolo MPLS es un estándar de IETF (Internet Engineering task, Force) el cual por medio de la separación de las funciones de enrutamiento y conmutación, permite realizar procesos avanzados de ingeniería de trafico y funciones de calidad de servicio.
Cuando un usuario final envía trafico a la red MPLS, se agrega una etiqueta MPLS mediante un enrutador de entrada MPLS que se encuentra en el borde la red, la etiqueta MPLS consta de 4 partes:
La etiqueta: contiene toda la información de los enrutadores MPLS.
Experimental: Se usan bits experimentales para Quality of Service.
Parte inferior de la Pila: Esta le dice al enrutador MPLS si es el ultimo tramo del viaje y no hay mas etiquetas que preocuparse.
Time-To-Live: Identifica cuantos saltos debe hacer el paquete antes de descartarlo.
Por otra parte los servicios diferenciados son una arquitectura de protocolos, estandarizada por el IETF, con el fin de proporcionar QoS basada en clases, en esta cada paquete tiene un campo de tipo de servicio ubicada en su encabezado de tal manera que pueda ser colocado con los demás paquetes que pertenecen a la misma clase, que garantice los recursos y el tipo de servicio al que corresponden.
la siguiente es una figura una infraestructura de red IP administrada, con lo cual la tecnología VoIP permite la construcción de una red de convergencia.
El procedimiento que se realiza en los media Gateways , es el de re-formatear y re configurar adecuadamente todos los medios y protocolos con el fin de poder consolidar el servicio de datos y voz a pesar de que cada red utilice diferentes técnicas para su manejo.
La reducción de costos significativa es una de las ventajas del uso de VoIP, también se debe destacar la reducción de la complejidad, ademas el uso de Ip permite combinar operaciones, eliminar posibles puntos de falla, consolidar las funciones de directorio, seguridad, contabilidad etc.
La clave para estas redes de convergencia es la división de las principales funciones de red en componentes lógicos que puedan implementarse en equipos de propósito especifico. Para satisfacer las diferentes necesidades de los distintos proveedores de servicios por medio de soluciones escalables e interpolares, todo esto a bajo costo y permitiendo ofrecer uniformemente los mismos servicios a lo largo de toda la red.
Cuando un usuario final envía trafico a la red MPLS, se agrega una etiqueta MPLS mediante un enrutador de entrada MPLS que se encuentra en el borde la red, la etiqueta MPLS consta de 4 partes:
La etiqueta: contiene toda la información de los enrutadores MPLS.
Experimental: Se usan bits experimentales para Quality of Service.
Parte inferior de la Pila: Esta le dice al enrutador MPLS si es el ultimo tramo del viaje y no hay mas etiquetas que preocuparse.
Time-To-Live: Identifica cuantos saltos debe hacer el paquete antes de descartarlo.
Por otra parte los servicios diferenciados son una arquitectura de protocolos, estandarizada por el IETF, con el fin de proporcionar QoS basada en clases, en esta cada paquete tiene un campo de tipo de servicio ubicada en su encabezado de tal manera que pueda ser colocado con los demás paquetes que pertenecen a la misma clase, que garantice los recursos y el tipo de servicio al que corresponden.
la siguiente es una figura una infraestructura de red IP administrada, con lo cual la tecnología VoIP permite la construcción de una red de convergencia.
En la anterior figura se puede observar una red de convergencia que permite la interoperabidlidad de diferentes servicios de comunicación de manera que los usuarios puedan compartir voz y datos.
El procedimiento que se realiza en los media Gateways , es el de re-formatear y re configurar adecuadamente todos los medios y protocolos con el fin de poder consolidar el servicio de datos y voz a pesar de que cada red utilice diferentes técnicas para su manejo.
La reducción de costos significativa es una de las ventajas del uso de VoIP, también se debe destacar la reducción de la complejidad, ademas el uso de Ip permite combinar operaciones, eliminar posibles puntos de falla, consolidar las funciones de directorio, seguridad, contabilidad etc.
ARQUITECTURA DE REDES VOIP COMO EJEMPLO DE CONVERGENCIA BASADA EN IP.
La infraestructura de red de nueva generación multiservicio debe tener dos características esenciales las cuales son la flexibilidad y la habilidad para reaccionar ante los cambios de trafico, de tal manera que puedan prestar servicios de tiempo real y garantizar los requerimientos de calidad pactados, tales como ancho de banda, retardo y perdida de paquetes entre otros.La clave para estas redes de convergencia es la división de las principales funciones de red en componentes lógicos que puedan implementarse en equipos de propósito especifico. Para satisfacer las diferentes necesidades de los distintos proveedores de servicios por medio de soluciones escalables e interpolares, todo esto a bajo costo y permitiendo ofrecer uniformemente los mismos servicios a lo largo de toda la red.
La anterior figura muestra como por medio de gateways se diferencia cada función en la red, incluyendo redes inalambricas y acceso a la PSTN tradicional.
Los componentes nuevos de esta plataforma y que tienen que ver con servicios de voz e interoperabilidad con redes existentes son:
Los componentes nuevos de esta plataforma y que tienen que ver con servicios de voz e interoperabilidad con redes existentes son:
- Media gateways: Proporcionan interconexion entre la red IP y los servicios de red proporcionados por otras redes como las PSTN tradicionales o las redes inalambricas.
- Gateways de señalizacion: traducen los protocolos de señalizacion de llamada entre las diferentes redes.
- Controladores de media gateways: coordinan los media gatewyas de acuerdo a la información de señalización recibida de los gateways de señalización.
Los Media gateways son los principales dispositivos para la interconexion de redes, ya que ellos hace la traducción entre redes que manejan diferentes estandares, convirtiendo los flujos de distintos medios como voz o vídeo y manejan la transferencia de información entre las diferentes redes.
Algunas características que ofrecen son:
- Canceladores de Eco.
- Codificadores de Voz,
- Detectores y generadores de tono DTMF.
- Múltiples tipos de terminación de red (E1, T1, Ethernet, ATM, etc)
También existen diferentes tipos de Media gateways:
- Gateway de acceso: Conecta las interfaces de red de usuario con un VoIP.
- Gateway troncal: Conecta la red PSTN con la red IP.
- Servidor de acceso: Permite el acceso de llamadas de modem o conexiones HDLC o la red IP.
El conjunto de estándares que han evolucionado en los últimos años es otro elemento que soporta VoIP para tratar los problemas asociados con el trafico de voz, algunos de estos son:
H.323: Desarrollado por el ITU-T para normalizar el establecimiento de las llamadas y la trasmisión de multimedios sobre redes conmutadas por paquetes que no garantizan ninguna QoS.
SIP: Protocolo de nivel de aplicación que puede establecer, modificar y terminar sesiones o llamadas multimedios a través de una red IP.
MGCP: Se usa para controlar media gateways desde elementos externos mediante llamadas normales.
SIGTRAN: Conjunto de protocolos y niveles de adaptación usados para transportar información de señalizacion sobre redes IP.
Todo este conjunto de equipos y estándares permiten la interoperabilidad entre las redes telefónicas de conmutación de circuitos y la red de convergencia basada en IP.
RETOS TÉCNICOS DE LA INTEGRACIÓN DE VOZ SOBRE REDES CONVERGENTES
Los principales retos que afronta el modelo VoIP de redes de convergencia basadas en IP son la perdida de paquetes, retardos y variaciones en el retardo.
- Perdidas de Paquetes:
Son un fenómenos común en todas la redes conmutadas por paquetes como las redes IP. Mientras mas personas accedan a la red se produce la perdida de paquetes cuando los enrutadores mas se congestionan.La perdida de paquetes puede causar daños severos a la calidad de voz trasmitida sobre IP, entre mas paquetes perdidos mas se pierde la calidad de voz en la llamada.
Las técnicas utilizadas para reparar esto son:
- Mejorar la red:Mejorar la infraestructura de la red IP es una solución de ingeniería directa al problema de la perdida de paquetes, pero esta es una solución costosa y de largo plazo, por eso se consideran otras técnicas que se enfocan mas en la reparación del daño causado por la perdida del paquete.
- Substitución por Silencio:Reproduciendo un silencio en vez del paquete perdido, se obtiene una degradación menor si el tamaño de los paquetes es menor de 16 ms. y la tasa de perdidas es inferior a 1%.
- Substitución por ruido: Se a analizado que es mejor un ruido blanco en ves de silencio, este fenómeno se atribuye la restauración fonemica que hace el cerebro ante la presencia de ruido.
- Repetición del paquete anterior: Si los paquetes son suficientemente pequeños y el ultimo paquete recibido correctamente es muy cercano al perdido, el fenómeno de intermodulacion permite disminuir mucho la degradación de señal.
- Interpolacion de paquetes: Técnica que usa los paquetes vecinos al paquete perdido para producir el reemplazo, asegurando que el paquete reproducido siga las características cambiantes del flujo de voz.
- Intercalado de tramas:si se intercambian tramas de voz entre varios paquetes para re ordenarlas en el receptor, la perdida de un paquete no implicaría la perdida de un fonema sino de varios pequeños segmentos no consecutivos.
- Corrección de errores: La información de un paquete se retransmite redundante mente en paquetes subsiguientes.
Retardo de paquetes:
Un retardo excesivo puede afectar seriamente una conversación de voz, conduciendo incluso una comunicación half-Duplex.En VoIP hay muchas fuentes de retardo que se suman para hacer de este uno de los mayores retos técnicos para las redes de convergencia basadas en IP.
Se pueden presentar los siguientes tipos de retardos:
- Retardo de Codec.
- Retardo de serializacion.
- Retardo en las Colas.
- Retardo de propagación.
VARIACIONES EN RETARDO
Es mas impactante para la calidad del servicio en VoIP, la varianza en los tiempos entre llegadas de paquetes al receptor que el retardo mismo, ya que la adecuada secuencia en el tiempo es una característica importante de la voz, ademas si un paquete IP tarda mucho mas que el promedio, se considera un paquete perdido afectando correspondientemente la calidad de Voz.
Estas variaciones se presentan por la variabilidad del retardo en las colas y por la posibilidad de que cada paquete tome una ruta diferente dentro de la red IP, para controlar este fenómeno, el receptor almacena el primer paquete en un buffer anti-jitter por determinada cantidad de tiempo antes de empezar a reproducirlo.
RETOS TÉCNICOS DE LA INTEGRACIÓN DE VÍDEO SOBRE REDES DE CONVERGENCIA BASADAS EN IP.
Para la trasmisión de vídeo en tiempo real se requiere un ancho de banda mucho mayor y mas sensitivo a los retardos que la voz y los datos de las actuales redes de convergencia sobre IP.
Para pensar en la solución a este problema se debe recordar que la congestión es la principal causa de la degradación de la señal de viseo por las perdidas de paquetes consecutivos, es así que para mitigar esto se debe ver desde la perspectiva del transporte y desde la perspectiva de la comprensión
Oscar Javier Parra
Bibliografia
Mejía, Á. (2009). Redes convergentes. Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=5&docID=10345224&tm=1480119403623
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