VOZ SOBRE IP (VoIP)

Antes que Internet hiciera su aparición como red de datos masiva, las comunicaciones telefónicas únicamente se podían efectuar a través de la red telefónica pública conmutada (PSTN).Desde hace unos años el avance tecnológico ha permitido la aparición de redes substitutas a la PSTN, aunque sin reemplazarla. La tecnología más ampliamente aceptada es la de telefonía celular, que a pesar de su gran penetración, no ha logrado destronar a la telefonía fija, en gran parte debido a los costos de las comunicaciones y la escasa cobertura en muchas regiones. Pero con el pasar de los años, la velocidad de acceso a la red de redes ha ido creciendo, y lo que al principio no parecía mas que una promesa o una curiosidad, al fin se esta masificando: nos referimos al uso de un ordenador convencional, conectado a Internet, para comunicarnos con otro en las mismas condiciones o incluso con un teléfono de la red PSTN o móvil.
En efecto, cada día mas personas están utilizando aplicaciones como NetMeeting o Skype (ver articulo en Neoteo), a veces conocidas como teléfono IP (Internet Phone), lo que ha permitido a los expertos pronosticar que en el futuro se podría utilizar una comunicación en tiempo real por medio del PC, llamada VoIP (Voice Over Internet Protocol).
Si en una empresa se dispone de una red de datos que tenga un ancho de banda lo bastante grande, puede ser utilizada para el tráfico de voz entre las distintas delegaciones o departamentos de la misma. La ventaja mas evidente de esto las economía, ya que esas llamadas internas serian gratuitas. Con una conexión de Internet y el software adecuado, las llamadas pueden ser cursadas fuera de la empresa, a un costo mucho menor que el de una llamada tradicional.
La integración de la voz y los datos en una misma red es una idea antigua, desde hace tiempo han surgido soluciones desde distintos fabricantes que, mediante el uso de multiplexores, permiten utilizar las redes de datos para la transmisión del tráfico de voz, dado que una vez que es convenientemente codificada, un paquete de voz es indistinguible del paquete de datos, y por lo tanto puede ser transportado a través de una red que estaría normalmente reservada para transmisión de datos. La aparición del VoIP junto con el abaratamiento de los DSP’s (procesador digital de señal), los cuales son claves en la compresión y descompresión de la voz, son los elementos clave de estas tecnologías.
Esto quiere decir, que IP es una serie de normas que permiten a un paquete de datos transmitirse de un ordenador a otro.
Los datos dentro de una red basada en IP son enviados en bloques, que reciben el nombre de “paquetes” o “datagramas” (estos términos se suelen usar indistintamente).
El Protocolo de Internet (IP) provee un servicio de datagramas no fiable, conocido también como “mejor esfuerzo” (best effort), que hará lo mejor posible a su alcance en el momento de enviar los paquetes, pero en realidad garantizando poco. En si, IP no provee ningún mecanismo para determinar si un paquete alcanza o no su destino y únicamente proporciona seguridad (mediante algoritmos de checksums o sumas de comprobación) de sus cabeceras y no de los datos transmitidos. Por ejemplo, al no garantizar nada sobre la recepción del paquete, éste podría llegar dañado, en otro orden con respecto a otros paquetes, duplicado o simplemente no llegar. Si se necesita fiabilidad, esta es proporcionada por los protocolos de la capa de transporte, como TCP. De la unión de IP y TCP proviene el protocolo ampliamente utilizado en la red, llamado TCP-IP.
Una de las características de IP es que sus datagramas tienen un tamaño fijo, por lo que si la información a transmitir supera el tamaño máximo “negociado” (MTU) en el tramo de red por el que va a circular podrá ser dividida en paquetes más pequeños, y reensamblada luego cuando sea necesario. Estos fragmentos podrán ir cada uno por un camino diferente dependiendo de como estén de congestionadas las rutas en cada momento. Esto da una gran versatilidad al protocolo, aunque en algunos casos puede dar algunos problemas.
Las cabeceras incluidas en cada paquete IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP). Estas direcciones serán usadas por los conmutadores de paquetes (switches) y los enrutadores (routers) para decidir el tramo de red por el que reenviarán los paquetes.
Los aspectos mas complicados de IP son el direccionamiento y el enrutamiento. El direccionamiento se refiere a la forma como se asigna una dirección IP y como se dividen y se agrupan subredes de equipos. El enrutamiento consiste en encontrar un camino que conecte una red con otra y es realizado principalmente por enrutadores, que no son más que computadores especializados en recibir y enviar paquetes por diferentes interfaces de red, así como proporcionar opciones de seguridad, redundancia de caminos y eficiencia en la utilización de los recursos.

VoIP, como vimos, proviene de Voice Over Internet Protocol y como lo dice el mismo termino permite que la voz viaje en paquetes IP y a través de Internet.
La telefonía IP viene a unir dos mundos que estaban separados: la transmisión de voz y la de datos. Efectivamente, el truco es encapsular la voz, previamente convertida a datos para utilizar toda la infraestructura existente dedicada al transporte de datos. Es importante recalcar que la voz una vez digitalizada y codificada es indistinguible de un paquete cualquiera de datos. Estos pueden ser transportados sin necesidad de disponer de los circuitos conmutados convencionales PSTN, las redes desarrolladas por las compañías telefónicas para transmitir las conversaciones vocales, que se basan en el concepto de conmutación de circuitos, es decir, la realización de una comunicación que requiere el establecimiento de un circuito físico durante el tiempo que dura ésta (a menudo, mediante elementos electromecánicos como relés o mas recientemente, mediante ordenadores), lo que significa que los recursos que intervienen en la realización de una llamada no pueden ser utilizados en otra hasta que la primera no finalice, incluso durante el tiempo de silencio que se produce durante de una conversación cualquiera.
Lo revolucionario tras la idea de VoIP es el no utilizar circuitos físicos para las conversaciones, sino que se envían múltiples conversaciones a través de un mismo canal, de manera que se hace un uso mucho más eficiente de los recursos. Los algoritmos empleados son capaces, por ejemplo, de aprovechar los tiempos de silencio dentro de una conversación para transmitir datos correspondientes a otras. Son evidentes las ventajas de una red inteligente de este tipo, ya que la misma infraestructura puede prestar más servicios de una mejor calidad. Por supuesto, se deben solucionar temas relativos a la seguridad, ya que como dijimos IP por si solo no provee garantía sobre el destino de los paquetes.

Básicamente, el proceso comienza con la señal analógica original que es digitalizada en señales PCM (pulse code modulación) por medio del codificador/decodificador de voz (codec). Estas muestras PCM (que no son mas que una lista de ceros y unos) son pasadas al algoritmo de compresión, el cual procesa la voz y la divide en paquetes que pueden ser transmitidos a través de una red. En el otro extremo de la conexión se realizan exactamente las mismas funciones en un orden inverso.
No siempre el origen y destino de la comunicación VoIP son dos ordenadores. Cualquier combinación de ordenadores y teléfonos es posible, por lo que la compresión o descompresión se puede llevar a cabo en centrales PBX digitales además de en el ordenador. En el caso en el que el transporte de voz se realiza sobre la red Internet, se necesita una interfaz entre la red telefónica y la red IP, llamada gateway, que es la encargada en el lado que envía los datos de convertir la señal analógica de voz en paquetes comprimidos IP para ser transportados. Del otro lado su labor es la inversa, dado que descomprime los paquetes IP que recibe de la red de datos, y rearma el mensaje a su forma analógica original entregándola de nuevo a la red telefónica convencional en el sector de la “última milla” para ser transportado al destinatario final y ser reproducido por el aparato del receptor.
Es el primer estándar utilizado en VoIP, aunque podría ser suplantado por otro llamado SIP. Con el fin de evitar divergencias entre los estándares, se decidió que h.323 tendría prioridad sobre el VoIP. El VoIP tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de diferentes fabricantes, fijando aspectos tales como la supresión de silencios, codificación de la voz y direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional. En general, el protocolo H.323 define cinco componentes dentro de una red multimedia:

1) Terminales: son los clientes que inician una conexión VoIP. Estos usuarios solo pueden conectarse entre ellos, y si es necesario el acceso de un usuario adicional a la comunicación se necesitaran otros elementos. Son teléfonos y ordenadores conectados a la red.
2) Unidades de control multipunto (MCUS, Multipoint Control Units), para permitir la realización de conferencias. Manejan la mezcla e intercambio de señales.
3) Gateways, que hacen de puente entre redes que reconocen el protocolo H.323 y otras, incluida la PSTN. Son los responsables de las funciones de señalización entre las llamadas.
4) Gatekeepers, que son responsables de la admisión, control y direccionamiento. Proveen básicamente un servicio de traducción de direcciones (DNS), de tal manera que se puedan usar nombre en lugar de direcciones IP, y autenticación y control de admisión, para permitir o denegar el acceso de usuarios. También administran del ancho de banda.
5) Elementos marginales, o de borde: Están ubicados entre dos redes H.323 y permiten el ruteo y autorización de las llamadas.

Como vimos antes, los recursos destinados a intervenir en el desarrollo de una conversación telefónica no pueden ser utilizados por otra llamada hasta que la primera no finaliza.
Dentro del mundo de la telefonía IP el cambio fundamental se produce en la red de transporte, ya que ahora esta tarea es llevada a cabo por una red basada en el protocolo IP, mediante paquetes, como por ejemplo Internet. En cuanto a la red de acceso, puede ser la misma que en el caso anterior, físicamente hablando (bucle de abonado), pero en cuanto a los servicios es evidente que la ventaja se orienta hacia la capacidad de intercambiar datos, enviar imágenes, graficas y videos, mientras se esta hablando con alguien, gracias a la posibilidad de convertir todo tipo de datos a un mismo tipo de paquete, que puede ser gestionado de la misma manera y por los mismos medios.
Los elementos necesarios para que se puedan realizar llamadas vocales a través de una red IP dependen básicamente de qué terminal se utiliza en ambos extremos de la conversación. Estos pueden dividirse en dos grandes grupos, terminales IP o terminales no IP. Entre los primeros está el teléfono IP, un ordenador multimedia, un fax IP; entre los segundos tenemos al teléfono o fax convencional. Los primeros son capaces de entregar a su salida la conversación telefónica en formato de paquetes IP, además de ser parte de propia red IP, mientas que los segundos no, por lo que necesitan de un dispositivo intermedio que haga esto antes de conectarlos a la red IP de transporte.

Desde la ventaja que representa integrar sobre una misma red la transmisión de todo tipo de contenidos, hasta la economía que significa utilizar un medio que ya estamos pagando (la conexión a Internet) para fines que originalmente no estaban previstos.
Existen muchos rumores sobre la forma en que las compañías telefónicas reaccionaran ante esta nueva tecnología, muchos de los cuales pueden leerse en los foros públicos sobre el tema, pero la realidad es que son las mismas telefónicas las que brindan el acceso a Internet, por lo que difícilmente pierdan dinero con la masificación de VoIP.
Hoy por hoy existe una gran cantidad de oferta de software, a menudo gratuito, que permite la realización de llamadas entre ordenadores utilizando la tecnología arriba descripta. Estos mismos programas, mediante el pago de un pequeño canon nos brindan acceso a la red pública, de modo que es posible enviar y recibir llamadas hacia y desde teléfonos convencionales. Quizás uno de los mas difundidos sea Skype, que puede descargarse gratuitamente de Internet, y que fue comentado ampliamente en Neoteo. Los invitamos a sumarse a esta nueva ola.