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Ciclo Formativo de Grado Superior 1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos Profesor: Armando Sánchez Montero 3ª EVALUACION

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Ciclo Formativo de Grado Superior

1º Sistemas de Telecomunicación e Informáticos

Profesor: Armando Sánchez Montero

3ª EVALUACION

Sistemas de Telefonía

TELEFONÍA MÓVIL...................................................................................................................................................................................2 TIPOS DE SISTEMAS.................................................................................................................................................................2 Celulares...........................................................................................................................................................................................2 Sin hilos. Cordless. ..................................................................................................................................................................2 Radio búsqueda. Paging...........................................................................................................................................................2 Radiocomunicaciones privadas. Truncking..............................................................................................................................2 Otras comunicaciones vía radio. Bluetooth..............................................................................................................................3 Comunicaciones vía satélite. ....................................................................................................................................................3 TELEFONÍA MÓVIL. SISTEMAS

CELULARES..............................................................................................................................................................................4 Definición .......................................................................................................................................................................4 Sectorización...................................................................................................................................................................6 Planificación celular.............................................................................................................................................................................7

SISTEMA GLOBAL DE COMUNICACIONES MÓVILES

GSM......................................................................................................................................................................................15 Propagación..................................................................................................................................................................16 Movilidad de los abonados abonados.......................................................................................................................................................................17 Arquitectura de la red GSM..............................................................................................................................................................................18 Multiplexación. ......................................................................................................................................................................................21 Interfaces abiertas .......................................................................................................................................................24 Establecimiento de la comunicación............................................................................................................................24 UMT..............................................................................................................................................................................24

REDES DIGITALES Y TECNOLOGÍAS EMERGENTES..........................................................................................28

TECNOLOGÍAS

XDSL................................................................................................................................................................................28 ADSL................................................................................................................................................................................28 JDP (JERARQUÍA DIGITAL PLESIÓCRONA)........................................................................................................................31 JDS(JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA). CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES....................................................................32 ATM (MODO DE TRANSMISIÓN ASÍNCRONO). CARACTERÍSTICAS Y APLICACIONES...................................................... ..33

Sistemas de Telefonía Fija y Móvil 1ª Sistemas de Telecomunicación e Informáticos

Telefonía móvil

Tipos de Sistemas.

Celulares.

Es un sistema de telefonía pública concebido como una extensión del servicio de telefonía básico, proporcionando al menos los mismos servicios, pero de forma que el usuario está desplazándose. La consecución de una amplia cobertura y capacidad de tráfico se consigue sólo gracias al empleo de una red celular. Actualmente existen 2 sistemas: analógico y digital. Debido al gran crecimiento de la demanda del servicio de TMA plantea problemas en la capacidad de los sistemas, saturando el espectro radioeléctrico y favoreciendo el desarrollo e implantación de sistemas digitales. Se emplean varias bandas de frecuencia de UHF (450, 900, 1800, 1900 MHz) utilizando modulación en frecuencia y en fase. Las distancias de cobertura coinciden con el alcance óptico.

Sin hilos. Cordless.

Llamada telefonía inalámbrica, destinada a suministrar el acceso a redes públicas a personas en movimiento con desplazamientos cortos. Normalmente tiene un uso residencial (CT, cordless telephone), y actualmente su uso se está extendiendo a nivel empresarial con la aparición de PBX inalámbricas. Hasta hace no demasiado tiempo el estándar más utilizado era el CT2, que aplica una técnica MDF para portadoras y MDT para la transmisión dúplex entre 864 y 868 MHz, con 40 portadoras separadas 100 KHz. La potencia radiad es inferior a 10 mW con sistema de modulación GMSK. Actualmente debido al desarrollo de PBX inalámbricas se ha extendido un estándar más actual que es el DECT, que digitaliza la red y está formado por sistemas micro celulares que permiten efectuar y recibir llamadas desde cualquier punto del edificio o incluso en movimiento. La potencia de transmisión es de 250 mW. La trama se divide en 24 intervalos de tiempo (canales) con una duración total de 10 ms (intervalos de 417 s). Cada canal transmite una trama de 420 bits en 368 s. Utiliza un método de transmisión de MDT para portadoras y MDT para la transmisión dúplex (AMDT/DDT) con modulación GFSK. En este tipo de telefonía aparecen conceptos, como en sistemas celulares, de roaming y handover.

Radio búsqueda. Paging.

También llamada radiomensajería unidireccional. Se basa en el envío de mensajes cortos. Está definido por el CCIR, rec. 584, utilizando un estándar de facto, el POSAG (post office code standard advisory group) que permite una velocidad de datos de hasta 1200 bits/sg. El sistema más utilizado es el ERMES, que utiliza un enlace a 400 KHz de la banda de 169,4 a 169,8 MHz con 16 canales de 25 KHz. La velocidad es de 6,25 Kbits/s y la modulación es en fase.

Radiocomunicaciones privadas. Truncking.

También llamada telefonía móvil en grupo cerrado, está orientado a la comunicación entre usuarios pertenecientes a un mismo grupo (flotas de vehículos, servicios de emergencias, etc.). Se utiliza principalmente un estándar digital llamado Tetra. Permite la transmisión de mensajes de corta duración con llamada en grupo. Utiliza modulación en fase para la voz, con desviación de frecuencia de +/-12,5 KHz y FM para datos a 1200 baudios en las frecuencias de 150, 220 y 450 MHz. Utiliza las bandas de 388 a 400 MHz (servicios de emergencia) y 410 a 430 MHz (civiles), 25 KHz de canalización y 4 canales de TDMA, consigue una velocidad de hasta 28,8 Kbits (4x7.2 por canal). Permite llamada en grupo como de canal abierto. Soporta servicios de conmutación de circuitos para voz y conmutación de paquetes para datos.

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Otras comunicaciones vía radio. Bluetooth

Describe como pueden interconectarse distintos dispositivos de manera inalámbrica, de corto alcance y sin visión directa entre los dispositivos que se conectan por que utiliza una conexión vía radio. Se supone que es una tecnología por la que apuesta la industria, aunque actualmente existen también otras tecnologías (IrDA, Wíreless Lan, etc.)

Canales de voz 8 / piconet None 6

Cada equipo que funciona con esta tecnología incorpora un circuito que emite y recibe entre 2,402 y 2,480 GHz, una banda disponible para uso libre en todo el mundo y que no necesita licencia. Las conexiones son uno a uno con un rango máximo de 10 metros (aunque se pueden conseguir distancias de hasta 100 m amplificando la señal). Se ha diseñado para operar en un ambiente multiusuario, hasta 8 usuarios o dispositivos, formando una piconet, actuando uno como master y el resto como slaves. 10 piconets pueden coexistir en la misma área de cobertura formando una scatternet, utilizando el mismo rango de frecuencias y utilizando distintos canales de transmisión y sincronización. Cada enlace está codificado y protegido contra interferencia y pérdida de enlace, siendo una red de corto alcance muy segura, PAN, personal area network. Utiliza un sistema de spread spectrum parecido al de UMTS.

-Potencia del transmisor: entre 1 y 100 mW (tipycally 2,5 mW).

-Canales, máx.: 3 de voz y 7 de datos por piconet.

-Velocidad: Máx. de 720 Kbits/s por piconet.

-Interferencia: Emplea saltos rápidos de frecuencia, 1600 veces por segundo.

Comunicaciones vía satélite.

Se utilizan satélites geoestacionarios (en posición fija con respecto a la Tierra), altura entre 35000 y 40000 Km, se caracteriza por: -Amplia zona de cobertura, sin sombras. -Elevada potencia para transmisión y recepción. -Período de latencia elevado. Comienzan a proliferar sistemas de satélites que operan en órbitas entre 500 y 100 Km, precisando menor potencia, mayor velocidad y con menor cobertura. Trabajan en red realizando operaciones de traspaso entre satélites. -Utilizan bandas desde VHF, L, S, C, Ka, Ku. -Se ven afectados por rain fade.

Algunos de estos sistemas son:

-Inmarsat. Son 4 satélites geoestacionarios, 1 por región, más satélites de reserva. Se operan desde 3 centros de control (EEUU, Reino Unido y Alemania). Las antenas en Tierra tienen 14 m de diámetro. Propuesto inicialmente por INMARSAT y que constaría de 10 satélites a 10.335 km de altura. La propuesta de ICO es más modesta que la de Motorola, pero cuenta con buenos apoyos internacionales y es de menor coste. Como características puede destacarse la similitud con el sistema GSM del que toma muchos de sus protocolos de red. ICO incorpora, además, un sistema de mensajería que debe funcionar incluso en el interior de edificios.

Comparativa Bluetooth IEEE 802.11 Home RF Comunicación entre Uso dispositivos sin Wireles LAN Wireles LAN cables Frecuencia 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz Velocidad 1 Mbit/s 11 Mbit/s 1-2 Mbit/s Alcance 10-100 m 100 m 100 m Máx. nodos 8 / piconet 128 128 Sistemas de Telefonía Fi

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-Globalstar. Globalstar (Loral) es un intermedio a las dos propuestas anteriores. Se proponen 48 satélites y se pone énfasis en las comunicaciones con áreas rurales y como solución, para incorporar a las mismas a la sociedad de la información, se utiliza la técnica de acceso en CDMA y se propone el uso de sistemas duales (AMPS/Globalstar-GSM/Globalstar) con conmutación automática. La es una representación de las coberturas alargadas de Globalstar que minimizan el número de traspasos debidos al movimiento del satélite.

-Euteltracs. Orientado a mensajes.

-Hispasat. Varios satélites con centro de control en Arganda del Rey. -Iridio. Red de satélites en órbitas bajas (780 Km), no geoestacionarios. Inicialmente se diseñó una red de 77 satélites (iridio es el elemento atómico número 77), reales 66. La cobertura se basa en sistemas celulares y en banda K (20 – 23,5 MHz) y banda L (1616 – 1626 MHz). Utiliza TDMA y señalización común a GSM. El empleo de enlaces entre satélites disminuye el retardo entre las comunicaciones. Los servicios serán de voz (a 4800 bit/s), datos y localización.

Telefonía Móvil. Sistemas Celulares.

Definición Esta basado la división de la zona de cobertura en células y en la reutilización de frecuencias evitando posibles interferencias entre usuarios, operadores, etc.

Características principales: Gran capacidad de usuarios, utilización eficiente del espectro y amplia cobertura.

Se forma al dividir el territorio al que se pretende dar servicio en células hexagonales, cada una de las cuales es atendida por una estación de radio que restringe su zona de cobertura a la misma, aprovechando el alcance limitado de la propagación de las ondas de radio a frecuencias elevadas, así el espectro puede volver a ser reutilizado en cada nueva célula siempre teniendo cuidado de evitar interferencias entre células próximas. De esta manera se puede aumentar considerablemente el número de usuarios, al no requerirse una frecuencia exclusiva para cada uno de ellos, como si sucede por ejemplo en los sistemas de truncking. Cuantas más pequeñas sean las células mayor será el número de canales que soporte el sistema, al poder asignar conjuntos de frecuencias diferentes para áreas o células distintas.

La forma más utilizada es el hexágono, con el podemos dividir un plano, presenta mayor superficie en relación a su perímetro, ahorrando estaciones y cambios de celda (handovers). Las antenas son de transmisión y recepción, se ubican en un punto común de 3 celdas, con un diagrama de radiación horizontal y separación de 120º entre sectores, con una anchura de haz entre 60 y 90º y una anchura en el plano vertical de 10º. La ganancia está comprendida entre 15 y 20 dB, respecto a una omnidireccional. La medida de referencia para una antena de transmisión es el PIRE, que es el producto de la potencia suministrada a la antena por la máxima ganancia de la misma con relación a una antena isotrópica. La impedancia característica es de 50W y se protege el material radiante de radomo como elemento de protección. Se suele utilizar un único elemento por sector utilizando polarización cruzada a 45º y un combinador – distribuidor que mediante filtros separan las señales de emisión y recepción.

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En algunas zonas (rurales) se utilizan mástiles de 20 a 40 m y se colocan 2 antenas de recepción y 1 de transmisión entre ellas, cubriendo sectores de 120º. En el mismo mástil y a distintas alturas se pueden colocar antenas de otros servicios. También se comparte el elemento radiante por varios operadores. En zonas de geometría longitudinal se utilizan antenas bisectoriales (2 x 180º) que tienen un diagrama de radiación omnibidireccional. En zonas muy congestionadas se utilizan 6 sectores de 60º (mayor directividad). En UMTS se utilizan antenas monohaces, muy directivas y que reducen la potencia, evitando interferencias. Para la unión entre BTS y BSS se utilizan enlaces de microondas.

La reutilización de frecuencias consiste en el uso de canales de radio de la misma frecuencia portadora para cubrir distintas áreas geográficas, que deben estar separadas entre ellas lo suficiente para que no afecte la interferencia. Ésta puede ser cocanal, cuando se produce entre los mismos canales o adyacente cuando es entre canales muy próximos (f ! 200 KHz)

afectando a la relación C/I < 9 dB.

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Un conjunto de células que utiliza todos los canales de frecuencia disponibles del sistema, pero que no los reutiliza se denomina clúster, existiendo varios patrones de reuso (reuse pattern) siendo los más comunes 7/21, 4/12 ó 3/9 (3 emplazamientos y 9 grupos de frecuencias). A través de la reutilización de frecuencias un sistema móvil celular que preste servicio en una zona geográfica dada podrá llevar a cabo un número de llamadas mayor que el número de frecuencias utilizado. El proceso de subdivisión celular tiene el límite entre 500 y 1000 m (micro células) donde la potencia se reduce considerablemente).

Para más información, ver catálogo de antenas móviles

Sectorización.

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Según aumenta la demanda de usuarios, la red acaba diseñándose con BTS’s que dan cobertura a 3 celdas usando antenas directivas, que cubren ángulos de 120º, triplicando el nº de canales y disminuyendo las interferencias (sobre todo las cocanales) posibilitando la reducción de la distancia de reutilización e implícitamente disponemos de más canales por célula. También en función del número de usuarios las células van reduciendo su tamaño.

Planificación celular.

La red se empieza a desarrollar con células de gran tamaño y según aumenta las necesidades de los usuarios es decir

el número de llamadas por Km2

, se van disminuyendo las celdas. Al planificar una red celular hay que tener en consideración, al menos, los siguientes principios: -Nº previsto de usuarios en la zona. -Nivel de interferencias permitido. -Patrón de reutilización elegido, -Tráfico cursado por los usuarios que determina el nº de canales -Zona de servicio de cada BTS. por célula. -Máxima capacidad de canales. -Factores topográficos.

Por ejemplo:

-Ancho de banda: 25 MHz. -Potencia en antena transmisora: 13 – 39 -Canalización: 200 KHz. dBm. -Nº portadoras: 25000/200 = 124. -Tiempo de subida y tiempo de bajada: 28

-Nº portadoreas por célula: 124/9 = 14. �s.

-Nº intervalos por portadora: 8. -Sensibilidad del receptor: - 104 dBm. -Nº de canales por célula: 14 % 8 = 112. -Rechazo de canal común: - 86 dBm.

-Rechazo de intermodulación: - 100 dBm.

En función del tamaño de las celdas, tenemos:

Macroceldas

Se entiende como macrocélula aquella celda que proporciona cobertura con un alcance de algunos kilómetros. La definición es bastante amplia, ya que numerosos y muy diferentes entornos de propagación pueden considerarse macrocelulares; a saber: zonas rurales, zonas montañosas, autopistas, zonas residenciales suburbanas, zonas residenciales urbanas e incluso zonas urbanas con alta densidad de edificios. En estas últimas sigue en vigor la definición de macrocélulas, siempre y cuando las estaciones de base se encuentren por encima de las alturas medias de los edificios circundantes, típicamente en

mástiles sobre tejados.

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Para realizar los cálculos de propagación en entornos macrocelulares se utilizan bases de datos geográficas que contienen información topográfica (altura del terreno) y morfológica (uso del terreno) con una resolución que suele oscilar entre los 50 m y los 200 m. Esta información suele extraerse a partir de fotografías aéreas. Los cálculos son muy sensibles a errores en ambos tipos de información:

• En el caso de la altura del terreno, los cálculos más sensibles son los de difracción. Se producen errores que pueden oscilar entre 0,3 y 1 dB por cada metro de error en la altura del obstáculo, para un único obstáculo. En el caso de múltiples obstáculos el error se propaga.

• En el caso de la morfología, los modelos de propagación incorporan factores de corrección por uso del terreno que oscilan entre 0 y 30 dB. Cualquier inexactitud en la base de datos puede dar lugar a una aplicación errónea de estos factores de corrección, con el consiguiente error en los cálculos de cobertura. Microceldas

Las microcélulas son, por definición, células urbanas cubiertas por estaciones de base con antenas transmisoras colocadas por debajo de las alturas medias de los edificios circundantes. Se produce la propagación guiada de las ondas por las calles mediante reflexiones, difracciones en esquinas y, eventualmente, contribuciones de señal difractada por encima de los tejados. El alcance (cobertura) suele ser inferior a 1 km.

El modelado preciso de las condiciones de propagación en entornos microcelulares requiere contar con bases de datos del terreno con una resolución de hasta 1 m. Por otra parte, no sólo la resolución ha de ser mayor, sino que el nivel de información requerida es mucho más detallado. Es necesario contar con información tridimensional del entorno y la caracterización de los materiales constitutivos de los posibles dispersores, como edificios y otros obstáculos. Contar con todo este conjunto de información es costoso, dada la no disponibilidad comercial de la misma.

Como ejemplo del tipo de errores que aparecen, se presenta un estudio en el que, partiendo de un escenario tipo en la ciudad de Barcelona, se ha procedido a modificar las bases de datos originales introduciendo errores con media cero y diferentes desviaciones típicas en la altura y la forma de los edificios.

Picocélulas

Aparte de los entornos macro y microcelulares en los que ya hoy en día se están realizando la planificación y la operación de las redes celulares, el futuro verá la evolución hacia escenarios picocelulares. Las picoceldas son celdas de tamaño generalmente menor que las microceldas y situadas en el interior de edificios. Comenzará a hacerse necesario, en consecuencia, contar con métodos de predicción de coberturas radioeléctricas en entornos interiores.

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Estos entornos se caracterizan, desde el punto de vista de la propagación, por una presencia muy importante de obstáculos dispersores. Ello provoca una varianza muy importante en los niveles de potencia media recibidos en distintos emplazamientos y una fuerte dispersión temporal de la onda que llega al receptor.

Radio sobre Fibra

Un caso particular e interesante dentro de la planificación de un sistema de telefonía móvil es en un entorno cerrado. El proyecto "Radio sobre Fibra" de Telefónica Móviles está orientado a dos tipos de situaciones que se plantean a la hora de desplegar una red de telefonía celular:

1. Las zonas de sombra (dead spots) Este tipo de situación se produce en aquellas zonas en las que no es posible establecer una comunicación, debido al bajo o casi nulo nivel de señal recibida. Se dan típicamente en túneles de carretera, túneles de metro, etc.

2. Las zonas de gran cantidad de tráfico (hot spots) Debido a la creciente utilización de la telefonía móvil, existen áreas que tienden fácilmente a la congestión por la gran cantidad de usuarios que allí convergen al mismo tiempo. Es la situación típica de las zonas de negocios, aeropuertos, etc. Para evitar dicha saturación, se dividen las células radio en microcélulas, incluso en picocélulas, para así poder asegurar una mayor reutilización del espectro de frecuencias asignado, con lo cual se consigue un aumento del número de radiocanales disponibles [2].

La solución habitual consiste en aumentar el número de Estaciones Base desplegadas, de forma que cada microcélula, picocélula o zona de sombra esté servida por al menos una de ellas. Esto acarrea consigo un importante aumento de los costes de instalación, debido al elevado precio de una Estación Base.

Mediante el proyecto "Radio sobre Fibra" se dispone de una solución mucho más efectiva en términos económicos. Los repetidores de radio sobre fibra transportan las señales radio desde una única Estación Base a todos los puntos donde es necesario asegurar la cobertura. El transporte de dichas señales se hace mediante fibras ópticas. El uso de la fibra óptica como medio de transmisión lleva consigo una serie de importantes ventajas:

• Baja atenuación. Frente a los 0,7 dB/m de un cable coaxial convencional, la fibra tiene unas pérdidas de 0,4 dB/km, es decir, casi unas 1.000 veces menos. Esto permite transportar las señales a grandes distancias sin el uso de repetidores intermedios, los cuales son necesarios en el caso del cable coaxial, con el consiguiente aumento de costes.

• Inmunidad a interferencias electromagnéticas. La fibra emplea luz emitida por un láser para la comunicación, con lo cual no se ve afectada por las radiaciones electromagnéticas (de frecuencias mucho más bajas) del entorno. Esto es especialmente ventajoso para el cableado de edificios (permite usar las canalizaciones existentes, ocupadas habitualmente por cables de teléfono, coaxiales, líneas de fuerza, etc.), para tender los cables de fibra con la seguridad de que no se verán afectados por el resto de las comunicaciones.

• Gran ancho de banda. El ancho de banda (relacionado con la capacidad de transporte de información) de una fibra es miles de veces superior al de un cable coaxial. En la fibra "caben" todos los estándares de telefonía móvil empleados en la actualidad (TMA900, GSM, DCS-1800, CDMA, DECT, etc.) y los que se usarán en un futuro próximo (UMTS). Esto permite que los equipos desarrollados sean fácilmente adaptables a las bandas de transmisión que Telefónica Móviles requiera en cada momento. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

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En la Figura 1 se representa un escenario típico de aplicación del Sistema de Radio sobre Fibra.

En este escenario, se pretende dar cobertura a un conjunto de N microcélulas usando una sola Estación Base (BTS). Dichas microcélulas pueden ser, por ejemplo, cada una de las plantas de un edificio o, en un trazado ferroviario, un conjunto de túneles.

El Sistema de Radio sobre Fibra, como tal, consta de los cuatro bloques principales siguientes:

1. El Armario BTS

2. Los Cables de Fibra

3. Los Módulos de Antena

4. El Centro de Gestión En el enlace descendente, la señal que proviene de la Estación Base (BTS), que es una señal de radiofrecuencia, se convierte a frecuencias de luz en el Armario BTS, se propaga por la fibra óptica hasta llegar al Módulo de Antena, en el cual se convierte de nuevo a radiofrecuencia, y se envía al aire a través de la antena acoplada a dicho módulo.

En el enlace ascendente, la señal que proviene del terminal móvil se recibe en el Módulo de Antena, donde se convierte a frecuencia óptica. Dicha señal viaja por la fibra hasta el Armario BTS, en el cual se convierte de nuevo a radiofrecuencia y se envía a la Estación Base.

Finalmente, las posibles alarmas generadas en los enlaces, así como una serie de comandos de configuración y control, se manejan desde el Centro de Gestión, conectado con el sistema vía radio a través de módem.

Con este sistema, pues, se mantiene la BTS, que es un equipo caro y voluminoso, en un punto central y se "alimentan" las microcélulas mediante módulos de antena, que como veremos después, son de pequeños tamaños y extremadamente sencillos, lo cual facilita mucho su instalación.

Como características técnicas destacables se pueden mencionar las siguientes:

• El sistema es capaz de radiar al mismo tiempo dos canales en la banda GSM, con una potencia de salida de 1 vatio por canal. Dicha potencia, que es ciertamente elevada para los estándares habituales de microcélulas, fue un requisito específico de Telefónica Móviles, que quería disponer de equipos con potencia suficiente para asegurar una buena calidad de recepción aún en ambientes con alto nivel de interferencias, cada vez más habituales debido a la gran proliferación de sistemas sin hilos que existen en la actualidad. Por otro lado, con dos canales GSM se puede dar servicio simultáneamente hasta a 15 usuarios, cifra más que suficiente para los mencionados entornos de micro y picocélulas. • El sistema es capaz de asegurar un nivel de calidad aceptable para tramos de fibra óptica no superiores a 5 km y/o 5 dB de pérdidas ópticas. La limitación en distancia permitió el uso de componentes ópticos mucho más baratos que los empleados habitualmente en enlaces de larga distancia. Esto influyó para que se produjera una bajada sustancial en el precio de los equipos, sin tener, por ello, un sacrificio significativo de sus prestaciones. Téngase en cuenta que, en los entornos habituales de aplicación, los tramos de fibra empleados rara vez superan varios kilómetros de longitud. • Los equipos se desarrollaron teniendo en cuenta las dos características principales que harían el sistema atractivo para el operador: sencillez de instalación y bajo coste. Contribuyen a ello, aspectos tales como el bajo consumo, la alimentación a 220 V (fácilmente accesible en cualquier localización) y el pequeño tamaño de los Módulos de Antena (295x187x103 mm). El hecho de ser fáciles de instalar implica dos cosas: que los costes de instalación van a ser bajos y que la misma se puede efectuar con gran rapidez, aspecto este último importante en un entorno competitivo.

• Otra característica importante es la flexibilidad del sistema para acomodar distintos estándares de telefonía móvil. Como ejemplo, con un sencillo cambio de filtros selectores en transmisión y recepción se podría pasar de equipos GSM a equipos TMA-900 (MoviLine). Es más, se podría pensar en un sistema multibanda capaz de funcionar simultáneamente en, por ejemplo, GSM y DCS-1800.

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El Armario BTS

En la Figura 2 se presenta un esquema de bloques de un Armario BTS.

Consta de los siguientes elementos:

• Repartidor de RF. Es la interfaz entre la Estación Base y la parte de conversión electroóptica. Reparte los canales radio que se van a emitir entre los distintos enlaces a microcélulas.

• Módulos BTS. Cada módulo BTS realiza las conversiones electroópticas necesarias entre las señales de radiofrecuencia que provienen de la Estación Base y las señales ópticas que viajan por los cables de fibra óptica. Existen dos emisores láser por módulo, que envían los dos canales GSM hacia el Módulo de Antena (enlaces descendentes), y un fotodiodo, que recoge la señal óptica que proviene de dicho Módulo de Antena (enlace ascendente). Son necesarios, pues, tres cables de fibra óptica, por cada enlace entre módulo BTS y Módulo de Antena, que definen una microcélula.

• Módulo de Control. El Módulo de Control controla y supervisa, tanto los Módulos BTS alojados en el armario, como los Módulos de Antena conectados a los cables de fibra óptica. Dicho módulo se comunica con un Sistema de Gestión residente en un ordenador remoto a través de un canal radio GSM. Con este fin, el módulo incluye un módem GSM y una salida coaxial que se conecta a una antena exterior. También existe la posibilidad de establecer una conexión local vía RS-232, para puesta en marcha, configuración y/o mantenimiento del equipo.

En la fotografía de la Figura 3 se puede apreciar el aspecto de un Módulo BTS. El diseño mecánico está adaptado para ser alojado en un armario con mecánica de 19". El Módulo de Control tiene un aspecto similar.

En la parte frontal del mismo van alojados unos indicadores luminosos que dan información de alarmas del sistema.

Módulo de Antena

El Módulo de Antena realiza las conversiones electroópticas necesarias entre las señales ópticas que viajan por las fibras y las señales de radiofrecuencia que son radiadas y/o recibidas por la antena que da cobertura a la microcélula correspondiente. En el diagrama de bloques de la Figura 4 se detalla la arquitectura de este módulo.

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Los dos canales GSM descendentes, que viajan por la fibra, son convertidos a radiofrecuencia en los conversores O/E, amplificados hasta el nivel de potencia requerido y sumados para salir por un único cable hacia la antena. Por otra parte, las señales recibidas por la antena, que provienen de los terminales móviles (enlace ascendente), son amplificadas por un Amplificador de Bajo Nivel de Ruido (ABNR) y convertidas a óptico en el conversor E/O, para pasar así a la fibra que las lleva hasta el módulo BTS correspondiente. Finalmente, hay un Bloque de Alarmas donde se monitorizan tanto las señales ópticas como las eléctricas, para en caso de fallo enviar la alarma correspondiente al Módulo de Control, que a su vez lo reportará al Centro de Gestión.

La fotografía de la Figura 5 muestra un Módulo de Antena. Como ya se ha comentado, es de destacar su pequeño tamaño (295x187x103 mm). El hecho de poder obtener dos canales radio de 1 vatio de potencia cada uno, en un espacio tan limitado, ha supuesto de por sí un esfuerzo considerable. Este reducido tamaño es imprescindible para poder instalar los módulos en los entornos de edificios, minimizando el impacto visual de los mismos.

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El Sistema de Gestión de los equipos de radio sobre fibra se basa en una aplicación para PC sobre sistema operativo Windows. La interfaz con el operador es de tipo gráfico y dirigida a través del ratón del ordenador.

En la Figura 6 se puede ver la monitorización de una instalación real con 11 microcélulas. Cada uno de los iconos representa un enlace desde la Estación Base hasta el punto de antena correspondiente. Pinchando sobre los mismos se obtiene información sobre el estado de la transmisión en cada momento. Si se dispara una alarma, el icono que representa el enlace afectado cambia de color para informar al operador.

El Sistema de Gestión se comunica con el Módulo de Control del Armario BTS a través de un canal radio GSM. Esto permite la monitorización remota de los equipos, es decir, el Sistema de Gestión puede estar ubicado en una localización distinta a la de los enlaces de microcélulas. Como ejemplo, la primera instalación piloto, realizada en el Metro de Bilbao, se monitorizó constantemente desde un PC portátil ubicado en un laboratorio de Telefónica I+D. Para un futuro próximo está previsto el desarrollo de un Sistema de Gestión avanzado que se integrará en el llamado Sistema de Operación y Conservación de Telefónica Móviles (SOC-Móviles). De esta forma, desde una única localización geográfica se podrán monitorizar todas las instalaciones que se efectúen en el territorio nacional.

Las funciones ofrecidas al operador por el Sistema de Gestión se pueden agrupar en cinco apartados:

1. Configuración del Módulo de Control y Módulos BTS asociados. El Módulo de Control debe ser configurado

en el momento del arranque de la instalación. Cada uno de los Módulos BTS puede ser dado de alta o de baja a elección del operador. Es esta una característica muy útil, ya que permite al mismo "apagar" o "encender" a su elección las microcélulas (por ejemplo, para hacer reparaciones, actualizaciones, etc.).

2. Tratamiento de alarmas. Los equipos llevan incorporada la electrónica necesaria para disparar una serie de alarmas, éstas tendrán reflejo inmediato en el panel del Sistema de Gestión. De esta manera es posible conocer si ha fallado un láser transmisor, ha habido un corte en alguna de las fibras que interrumpe la comunicación o alguno de los amplificadores de canal de 1 vatio se ha degradado, de tal manera que el enlace no tiene la calidad aceptable. Estos eventos se comunican inmediatamente al Sistema de Gestión, vía el Módulo de Control, para poder tomar las acciones correctivas necesarias.

3. Telecarga del código de un Módulo de Control. Esta función permite actualizar periódicamente, y de manera remota, el software de dicho módulo.

4. Actuación/consulta del estado de los láseres de un Módulo BTS. Como cada láser, de los dos que se radian hacia la célula, es responsable de un canal GSM, esta utilidad permite al operador encender o apagar dichos canales a voluntad. Por ejemplo, podría haber microcélulas en las que por escaso tráfico tuviesen operativo un solo canal.

5. Consulta al archivo histórico de alarmas. Ejemplo de una instalación real

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Como ejemplo de aplicación del Sistema Radio sobre Fibra a edificios, se presenta en el diagrama de la Figura 7 la instalación realizada en un edificio-torre de la ciudad de Madrid.

La Estación Base y el Armario BTS se encuentran alojados en el sótano central del edificio, que es donde se encuentra la sala de transmisiones del mismo, compartiendo espacio con otros equipos de comunicaciones.

Los cables de fibra óptica que suben a las plantas se tendieron aprovechando las canalizaciones ya existentes. La inmunidad de la fibra a las interferencias evitó tener que acometer nuevas obras de cableado en el edificio, lo cual hubiese supuesto un incremento de costes y una molestia para los usuarios del mismo.

Se usaron un total de 9 Módulos de Antena para dar cobertura a las 24 plantas del edificio. Algunos módulos daban cobertura a 2 plantas consecutivas y otros a 4 plantas.

Los Módulos de Antena se instalaron en el interior de unos armarios presentes en los extremos de las plantas, ocultos a la vista. Las antenas, del tipo monopolo, fueron colocadas en el interior del falso techo de las plantas correspondientes. Esto significa que el impacto visual del sistema es nulo.

CONCLUSIONES

El desarrollo del proyecto "Radio sobre Fibra" ha supuesto la aplicación, por primera vez en España, de la tecnología de fibra óptica en los entornos de comunicaciones móviles celulares.

Se llama la atención al hecho de que la tecnología empleada en el transporte de señales de radio sobre fibra óptica no es nueva. Este tipo de tecnología, es la misma tecnología básica que se usa con profusión en las redes de televisión por cable. La aportación principal del proyecto ha consistido en la aplicación de esa tecnología al entorno especifico de transmisión de señales de radiofrecuencia para comunicaciones móviles, lo cual ha dado como resultado poder disponer de equipos de radio sobre fibra con un precio cinco veces menor al de equipos similares existentes en el mercado. Cabe resaltar, que los equipos desarrollados pueden conectarse a cualquier tipo de estación base utilizada por Telefónica Móviles, independientemente de su marca y fabricante.

La rapidez en la respuesta a los requisitos exigidos y el grado de calidad alcanzado, han hecho que Telefónica Móviles deposite su confianza en el producto. Como prueba de ello está la instalación de Radio sobre Fibra del Metro de Bilbao y más de media docena de instalaciones similares repartidas entre las comunidades de Madrid y Cataluña.

El producto tiene evidentes perspectivas de futuro, gracias a la creciente implantación de la telefonía móvil y a la aparición de nuevos estándares de transmisión. Como ejemplo, en Telefónica I+D ya se está trabajando en el desarrollo de equipos con tecnología dual, capaces de funcionar simultáneamente en las bandas GSM y DCS-1800. La fotografía de la Figura 8 muestra el aspecto del módulo de antena de uno de estos repetidores duales. En este caso, el tamaño del armario es bastante mayor, cosa lógica si se tiene en cuenta que se amplifican, para su distribución en la célula, 4 canales radio, dos en frecuencia 900 MHz y otros dos en 1800 MHz, cada uno con aproximadamente 1 vatio de potencia. Los nuevos equipos podrán funcionar con el mismo número de fibras ópticas que los anteriores, a pesar de su mayor capacidad. Esto permitirá a Telefónica Móviles aprovechar la infraestructura de fibra ya existente.

Telefónica Móviles tiene licencia para operar en la nueva banda de 1800 desde el verano de 1998 y se espera una introducción inmediata del producto en planta, en cuanto termine su industrialización por parte de un fabricante nacional.

Por otra parte, existe también intención de diseñar otro equipo multicanal en la banda GSM, con capacidad para ofrecer hasta 10 canales radio de unos 100 mW cada uno. Este equipo tendrá aplicación en entornos fuertemente saturados de tráfico, la aplicación típica sería, por ejemplo, un estadio de fútbol.

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Sistema Global de Comunicaciones Móviles GSM. Aporta un estándar europeo, con mayor eficiencia gracias al requisito de 9 dB de C/I frente a 18 dB de sistemas analógicos. También los costes en general son menores que los sistemas analógicos. Utiliza un sistema de modulación GMSK (desplazamiento mínimo gaussiano). Proporciona una serie de servicios añadidos a los de telefonía fija:

-Comunicaciones de voz. -Buzón de voz. -Restricción de llamadas. -Envío y recepción de SMS. -Desvío de llamadas. -Agenda SIM. -Identificación de llamada entrante. -Ocultación de identidad propia. -Multiconferencia. -Indicación de coste de llamada. -Grupo cerrado de usuarios. -Transmisión de datos a 9600 bit/s.

Es un sistema técnicamente TDM, dentro de las bandas de 900 y 1800 MHz, con separación de 200 KHz entre portadoras. Existen distintas variaciones, ejemplo en GSM 1800 cada una de las portadoras tiene 8 canales TDMA, que por el número total de canales es de 2992 canales. Los canales up y down van emparejados separados una distancia dúplex (ver tabla). Como cada portadora está separada 200 KHz y admite 8 usuarios, la eficiencia espectral es de 25 KHz, muy elevada.

GSM emplea una codificación derivada de la típica de 64 Kbit/s en un MIC, ley A. Utiliza una ley ADMP que

consigue velocidades de 13 Kbit/s, con cuantificación de 8192 niveles (213

) y codificación RPE-LPT (regular pulse exitation – long term prediction) sin degradar la calidad del sonido.

Frecuencia uplink: 890 + 0,2 n MHz (n=1 a 124) Frecuencia downlink: Frec. Up + 45 MHz Por tanto a cada célula se la asigna un conjunto de frecuencias de radio (canales). 2 células adyacentes no tienen canales de comunicación comunes, para evitar interferencias de canal común (cocanal) se deja una distancia mínima de 2 células de separación entre 2 células que utilizan los mismos canales de radio.

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Propagación La propagación de la señal entre la estación móvil y la BTS sufre pérdidas cuando aumenta la distancia y la frecuencia (inversamente proporcional al cuadrado de la distancia). A esta pérdida se le conoce path loss (atenuación). Esto provoca que la señal recibida sea menor según el transmisor se encuentre más alejado, aunque puede ser un inconveniente, será una ventaja ya que si no las interferencias producidas por otros frentes de señal harían imposible la comunicación. Los obstáculos lejanos provocan shadow fading, dando una atenuación de la señal que aumenta siguiendo una campana de Gauss (show fading). Si los objetos que se interponen en el camino de la señal se encuentran cercanos, la señal rebota reflejándose y difractándose, siguiendo por diversos caminos (multitrayecto), llegando a la MS con distintas fases, unas constructivamente y otras destructivamente (desvanecimiento de Rayleigh).

También aparecen dispersiones en el tiempo, debido a las reflexiones en objetos lejanos, provocando interferencia entre símbolos (ISI). Estando la señal directa y la reflejada separadas más del tiempo que transcurre en enviar 1 bit

(en GSM 3,7 �s, aproximadamente 1 Km).

Para evitar estos errores:

-Entrelazado. Se separan los bits consecutivos de un mensaje de manera que no se transmite uno a continuación de otro, así no se perderán bloques completos. Por ejemplo, si durante una transmisión se perdiese una trama completa, con entrelazado de bits sólo se perderán unos bits de cada bloque. Se realiza por bloques de 464 elementos binarios.

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-Salto de frecuencia. Para tratar el desvanecimiento de Rayleigh se realizan SFH (show frequency hopping) bajo la demanda de red con tal de conseguir mejor protección. En las BTS se suelen disponer 2 antenas separadas para conseguir la diversidad de recepción, y como los canales se ven afectados de distinta forma por los desvanecimientos, se elige la mejor de las señales, siendo improbable que se dé, al mismo tiempo, un

desvanecimiento profundo en ambos. La velocidad es de 217 saltos por segundo (4,6 ms cada uno, coincidiendo con la trama TDMA), siguiendo uno de los 64 patrones en los que puede elegir el operador (63 aleatorios y uno cíclico). Durante la llamada, cada ráfaga se transmite a través de un canal de radio diferente, así se va evitando que toda la llamada tenga un desvanecimiento profundo. En GSM para ahorrar potencia, aumentar la duración de las baterías, reducir las interferencias y la exposición a campos electromagnéticos, sólo se transmite cuando existe señal moduladora (voz), mediante la funcionalidad VAD/DTX.

-Ecualización. En el receptor se crea un modelo de canal de transmisión, capaz de distinguir entre la señal directa y la reflejada para evitar la interferencia entre símbolos.

Movilidad de los abonados.

Los terminales móviles se sintonizan con la BTS más cercana, de manera que al desplazarse irán saltando de una a otra estación, sintonizando con aquella de la que recibe una mejor señal. En GSM la cobertura de una BTS puede llegar a 35 Km, determinado por el tiempo requerido para enviar una ráfaga de datos. Mediante software se puede ampliar el radio de la célula hasta 120 Km (Motorota). La red siempre tiene información puntual sobre su posición. La capacidad de seguimiento de los móviles se conoce como itinerancia (roaming), dando la posibilidad de que podamos movernos por la red o redes de varios operadores. El traspaso de la comunicación durante una llamada de una estación base a otra se conoce cómo handover, no es perceptible por el usuario y puede ser: En función de quién decide: o NCHO. Por la propia red. o MCHO. Cuando decide el terminal. O MAHO. Cuando la decisión es conjunta. Es el utilizado en GSM, la estación móvil mide constantemente la potencia y calidad de la señal del canal descendente y se loa comunica a la BTS cada 480 ms. Tras esto la BSC decide si es necesario o no el traspaso y a que canal. En función de las células que se ven afectadas: o Intracelular. Si se produce dentro de la misma célula o distinta célula pero controlada por la misma BSC. o Intercelular. Si son células distintas y pertenezcan o no al mismo MSC. En función de cómo se produce:

o Duro. Si al cambiar de canal, el nuevo no es operativo hasta que deja de funcionar el viejo. Típico de sistemas FDM. o Blando. Durante el paso de un canal a otro, ambos se mantienen en funcionamiento hasta que el nuevo está plenamente operativo. Habitual en sistema CDMA, como UMTS.

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Arquitectura de la red GSM.

La red fija en el sistema GSM consta de tres tipos de elementos principales: las estaciones base o Base Transceiver Station (BTS), los controladores de estaciones base o Base Station Controller (BSC) y las centrales de conmutación o Mobile Switching Centre (MSC). Las BTS proporcionan la interfaz radio a los usuarios del servicio móvil que se hallan dentro de su zona de cobertura. Cada BTS está controlada por un BSC que, a su vez, se conecta a una central de conmutación.

El diseño completo de la red terrestre del servicio móvil incluye, tanto la ubicación de las centrales de conmutación, el esquema de interconexión y dimensionado de los enlaces entre estas centrales y su conexión a la red pública, como la asignación de BSC a MSC, y BTS a BSC (caso GSM). La experiencia demuestra que el diseño de la red, en conjunto, es inabordable, por lo que normalmente se divide en dos partes:

-Optimización de la red de acceso (conjunto de estaciones base dependientes de una central de conmutación).

-Optimización de la red de tránsito (interconexión de las centrales de conmutación).

Por tanto, podemos decir que la red se organiza como un conjunto de células radioeléctricas contiguas que proporcionan cobertura completa al área de servicio. Cada célula pertenece a una BTS, que opera en un conjunto de canales de radio diferentes a los usados en los adyacentes y que se encuentran distribuidos según un plan celular de frecuencias. Un grupo de BTS se encuentra conectado a un controlador de estaciones base, BSC, encargado de aspectos como el handover y del control de potencia de la BTS y de los móviles. Una BTS controla 8 comunicaciones a la vez utilizando una multiplexación AMRT. Uno o varios BSC se conectan a una central de conmutación de móviles, MSC, núcleo de la red y responsable del enrutamiento, control, finalización de llamadas, tasación, interfaz con otras redes GSM, redes fijas, etc.

Está dividida en 3 partes:

-BSS. Subsistema de estaciones base.

-NSS. Subsistema de red.

-NMS. Subsistema de gestión de red.

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MS. Estación móvil.

El terminal es el encargado de soportar los canales de radio y la codificación y decodificación de la voz, se le denomina MT, terminal móvil y sumado al SIM forman el MS. La interfaz de radio que utiliza para comunicarse con la BTS se denomina Um. Todos los MT están identificados por un código que proporciona el fabricante, IMEI (aparece tecleando &#06#). Existen distintos terminales que utilizan potencias de 20, 8, 5, 2, y 0’8 W, los actuales utilizan las potencias inferiores.

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BSS. Está formado por:

-BTS. Contiene los transmisores y receptores para cubrir un área geográfica. Utiliza la interfaz A-bis (enlace MIC). Funciones: o Supervisión de canales libres y envío de información de estos hacia la BSC. o Sincronización entre móvil y BTS. o Codificación – decodificación de canal en el enlace de radio. o Entrelazado – desentrelazado en el enlace de radio. o Encriptación – desencriptación en el enlace de radio. o Responsable del salto de frecuencia. o Interfaz con el BSC y la MS. -BSC. Coordina la transferencia de llamadas entre las distintas BTS, con la finalidad de mantener la continuidad y la potencia con que estos emiten, ahorrando interferencias y baterías. Utiliza la interfaz A para la comunicación entre MSC y BSC. Tiene como funciones: o Gestión de canales terrestres en el enlace BSC-MSC. o Gestión de canales de radio:

• Configuración de canales. • Gestión de secuencias de salto de frecuencia. • Selección del canal, supervisión y liberación del canal. • Control de potencia del móvil y de la BSS. • Gestión del HO o traspaso (cambio de canal).

o Interfaz con el NMS. -TC. Transcodificador. Convierte la voz a digital y viceversa, adapta las velocidades de 16 a 64 Kbits (mpx x4). Suele estar integrado en el conjunto BSC/BTS. Cada canal de 2 Mbits puede transportar hasta 120 canales de tráfico.

Funciones BSS

-Gestión y control de la red de radio. -Señalización de los distintos interfaces. -Establecimiento de la conexión de las BTS de su área de influencia, que podrá ser

de 1 ó más células. -Gestión de los enlaces de transmisión entre los elementos del BSS.

NSS. Está formado por:

-MSC. Centro de conmutación. Conecta a usuarios de la red fija (RTB, RDSI, Iberpac, RPV’s, etc.) con las MS. Utiliza el sistema de señalización SS7. Controla las llamadas, el inicio y el encaminamiento. -VLR. Registro de posiciones visitantes. Almacena toda la información sobre el abonado móvil que entra en su zona de cobertura temporalmente. -HLR. Registro de localización local. Almacena los datos estadísticos más significativos relativos al abonado móvil, cuando éste se registra en ella, así como los datos variables asociados a su movilidad.

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También contiene al AuC, centro de autenticación, para proteger la comunicación contra la intrusión y el fraude. Y un EIR, encargado de controlar el acceso a la red, evitando el empleo de móviles no autorizados.

Funciones NSS.

-Control de llamadas. o Identificación de abonado. o Establecimiento de llamada. o Liberación de las conexiones al finalizar. -Tasación. -Gestión de la movilidad. Mantiene actualizada la información sobre la localización del abonado. -Señalización con otras redes e interfaz con el BSS y la BTS. -Mantenimiento actualizado de HLR y VLR.

NMS.

Subsistema de gestión de red. Actúa sobre el BSS y el NSS. El elemento principal de éste es el OMC, centro de operación y mantenimiento. Realiza funciones de corrección de parámetros controlando los anteriores subsistemas.

Multiplexación.

El método elegido para la transmisión de canales, buscando máxima eficiencia electromagnética es una combinación de MDT sobre FDM, es decir dividir cada una de las portadoras en una serie de intervalos de tiempo. La unidad fundamental de tiempo se llama intervalo temporal o time spot, TS, que dura 15/26 ms (0,577 ms), llamado también periodo de ráfaga o burst period y la información que contiene 114 bits de datos de usuario, de los cuales 57 serán datos o vos encriptados y el resto (57) de redundancia para protección frente a errores, etc. Existen distintos tipos de ráfagas con informaciones diferentes y tamaños variables. Ocho TS se agrupan formando una trama de duración 4,615 ms (8x15/26=120/26), que forma la unidad básica para la definición de canales lógicos. Estas tramas TDMA se agrupan en 26 ó 51 unidades para formar una multitrama. 26 y 51 multitramas se agrupan para formar supertramas (6,12 ms) e hipertramas (2048 supertramas, 3h28’53”760ms).

Concepto de canal.

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Para entender mejor el método TDMA es necesario definir los conceptos de canales físicos y lógicos.

-Canal físico. Es un intervalo de tiempo por trama y cada canal TDMA se define por el número y posición de sus correspondientes intervalos temporales, y es comparable a un canal en un sistema analógico FDMA. Da una capacidad de 24,7 Kbit/s, para poder transportar voz o datos se requieren 26 intervalos de tiempo (una multitrama). De los 26 canales sólo enviamos información por 24 que junto con los sistemas de protección de errores, hacen que sólo enviemos información por 260 de cada 456 bits, dando como resultado una velocidad de 13 Kbit/s (22’8 Kbit/s binarios con los códigos de detección de errores), que curiosamente coincide con la velocidad de transmisión que requiere la voz. Por tanto cada una de las frecuencias portadoras se subdivide en 8 intervalos de tiempo (TS0 a TS7). Cada conversación se asigna a una de las tramas y digitalizada se transmite como un tren de impulsos de datos, cada uno de 577 µs, que se entrelaza con otros procedentes de otras conversaciones.

-Canal lógico. Son soportados por los canales físicos. Son de varios tipos en función de la información y de la capacidad que contengan.

o De tráfico. TCH. Transportan voz o datos, pueden ser a velocidad total (13 Kbit/s) o a media velocidad. Se utilizan en la comunicación entre MS y BTS. Utilizan multitramas-26 (120 ms) o De señalización, comunes o de control. Regulan el acceso de los terminales al sistema, transmiten la información de señalización común a todos los móviles que se encuentran en una célula. Son utilizados por los MS tanto en espera como dedicados.

• De difusión. Difunden información general desde las BTS hacia todas la MS que se encuentren en su célula.

• De control común. Sirven para comunicar una MS con la red, es decir cursan la solicitud de un canal dedicado para el inicio de la sesión radio.

• Dedicados. Son de señalización de control dedicado, bidireccionales que se asignan a las MS para el establecimiento y liberación de llamadas. También se emplean para el intercambio de información entre MS y BTS sobre las distintas medidas del canal, como potencia, calidad de la señal, etc.

Para llevar a cabo la máxima eficacia, lo primero que es necesario conocer es el número de radiocanales con los que está equipada cada BTS que, junto con la información de control y señalización, determinan la capacidad de transmisión necesaria entre la BTS y su MSC.

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El número de radiocanales de cada BTS se deriva, en última instancia, del volumen de tráfico máximo que se prevé habrá de cursar. Para transmitir dicha información se utilizan en la actualidad circuitos alquilados de 2 Mbit/s. La cantidad de información que puede transportar cada circuito de 2 Mbit/s depende del tipo de codificación que se emplee y es diferente en el caso analógico y digital.

La información generada por cada BTS se compone de una parte de control y/o señalización propia del emplazamiento (y de cada transceptor en el caso GSM) y otra correspondiente a los radiocanales de la BTS. El número de canales de 64 kbit/s necesarios para transportar los radiocanales y la información de control de emplazamientos y transceptores depende del tipo de BTS considerada. En el sistema GSM la cantidad de canales de 64 kbit/s necesarios para transmitir la información generada por una BTS depende, además, del punto en que se sitúe el codec GSM: transcodificación local en caso de estar situado en la propia BTS o remota en caso de estar situado en el BSC.

El reagrupamiento de radiocanales se consigue mediante la introducción de equipos de red adicionales, en todos o algunos de los emplazamientos de EB y CCEB. Con el uso de estos equipos se posibilita que la red de interconexión tenga una estructura que pueda adaptarse mejor a las necesidades de transmisión existentes. Pero los equipos empleados no sólo permiten crear estructuras de red más flexibles, sino que, además, incrementan considerablemente las facilidades de gestión de la red y, en particular, posibilitan la detección automática de fallos y la reconfiguración de la red. Estas facilidades son muy importantes, para mantener el nivel de calidad del servicio al aumentar la complejidad del diseño de red.

De todas las posibles estructuras de red, las soluciones jerárquicas con dos niveles. En el nivel superior, los emplazamientos pueden unirse entre sí de manera arbitraria (malla total o parcial), mientras que, en el nivel inferior, cada emplazamiento se conecta a un único emplazamiento del nivel superior. El nivel superior puede protegerse frente a fallos simples de enlaces y/o nodos, consiguiéndose la restauración de la comunicación al 100 por 100. La subred entre emplazamientos del nivel superior precisa, por tanto, de una conectividad tal que, entre cualesquiera dos emplazamientos, existan al menos dos rutas disjuntas, es decir, que no compartan enlaces y/o nodos

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Interfaces abiertas

Representan un sistema que gestiona la comunicación radio entre las BTS y las BSC. El BSC administra las frecuencias de radio utilizadas por sus distintas BTS. Tiene varias interfaces normalizadas:

Todas ellas son abiertas y limitadas a ciertas partes del sistema.

Um. Ya la hemos descrito con anterioridad, recordemos que, consta de 125 frecuencias espaciadas 200 Khz que transmiten 8 canales físicos por MDT. Cada intervalo de tiempo en que se divide una trama se denomina time spot o periodos de ráfaga, y tienen entre 88 y 148 bits, aunque normalmente son de 114 bits. Un canal físico tiene una capacidad de 24,7 Kbits/s y para una conversación se requieren 26 intervalos. Por motivos de protección de errores sólo 260 de cada 456 bits son información, dando una capacidad neta de 13 Kbits/s para voz y 9,6 Kbits/s para datos.

Interfaz A y A-bis. Emplea un enlace tipo MIC de 2 Mbits/s (capa física) según la recomendación G.703 del ITU. Están definidas utilizando un modelo de 3 capas, la capa 1 coincide con el modelo OSI, la capa 2 es la de enlace y tiene como misión permitir el intercambio de tramas de información entre 2 entidades conectadas a través de un medio físico, y la capa 3 comprende las capas 3 a 7 del modelo OSI, definiendo desde la naturaleza de la comunicación hasta los servicios y la interfaz amigable para el usuario. A utiliza un sistema SS7 en la capa de enlace de datos, y A-bis el protocolo LAPD. Para aprovechar mejor los 64 Kbits/s disponibles en los canales de tráfico, éstos se dividen en 4 subcanales de 16 Kbits/s, pudiendo soportarse de este modo 4 conversaciones de voz (a 13 Kbits/s) o de datos en un mismo canal. En las centrales MSC la conmutación se efectúa sobre circuitos convencionales de 64 Kbit/s, utilizándose transcodificadores TC-U, ubicados normalmente al lado de los MSC.

Establecimiento de la comunicación

Imaginemos que el abonado de la red fija marca el número de un móvil. La red analiza el número y obtiene la ruta de la red dónde el teléfono móvil está inscrito. En ese momento accede a la red a través de la pasarela móvil más cercana, Gateway Mobile Services Switching Centre, GMSC. Éste examina el número, manda una petición a que se localice al abonado, HLR enquiry y obtiene la dirección HLR. Si el móvil estuviera fuera de su red el HLR pregunta al MSC/VLR en el que está actualmente el abonado. El MSC/VLR comunica el número de itinerancia, MSRN (Mobile Station Roaming Number) y éste lo traslada hacia el GMSC, que inicia el proceso.

UMTS

El Universal Mobile Telecommunications System, es el standard creado para integrar todos los servicios ofrecidos por las distintas tecnologías y redes actuales (GSM, TACS, DECT, RDSI, Internet) utilizando cualquier tipo de terminal (fijo, inalámbrico o celular) soportando la personalización del usuario y los servicios multimedia en tiempo real. Esta 3G tiene establecida una velocidad de transferencia de datos de 144 Kbits/s hasta 2 Mbits/s(edificios), con 384 Kbits/s para usuarios móviles.(edificios), con 384 Kbits/s para usuarios móviles.

Comparativa Bluetooth IEEE 802.11 Home RF Comunicación entre Uso dispositivos sin Wireles LAN Wireles LAN cables Frecuencia 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz Velocidad 1 Mbit/s 11 Mbit/s 1-2 Mbit/s Alcance 10-100 m 100 m 100 m Máx. nodos 8 / piconet 128 128 Sistemas de Telefonía FiSistemas de Telefonía FiSi t d T l f í Fi

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Ocupa un rango de 230 Mhz, en las bandas de 1885-2025 y 2110-2200 MHz. También tiene previsto la utilización de bandas extras: 806-960, 1710-1885 y 2500-2690 MHz. Al utilizar frecuencias en la banda de 2 GHZ, las células son más pequeñas, por lo que se necesita instalar más estaciones base para cubrir un determinado territorio, pero el número de usuarios admitidos será mayor y la potencia de los terminales móviles será menor, lo que repercutirá en un menor tamaño de la batería.

Utiliza una técnica de radio por banda ancha, denominada acceso múltiple por división de código (WCDMA), que es una solución CDMA multiportadora (cdma200). Opera con FDD, con 2 portadoras distintas por canal (una para el enlace ascendente y otra descendente) para operación en bandas de frecuencia pareadas, separadas cada portadora 5 MHz, al mismo tiempo. También se ha tenido en cuenta la posibilidad de operar con TDD, con una portadora por canal. Con FDD se emplea fundamentalmente con servicios simétricos y TDD para asimétricos. Los operadores pueden empezar operando en modo FDD para coberturas macrocelulares y posteriormente en modo TDD para celdas micro y picocelulares. En ambos casos se utiliza una técnica QPSK y protección frente a errores mediante entrelazado y codificación del canal. El uso de WCDMA no es totalmente incompatible con las redes actuales de GSM, por lo que parte de la infraestructura sigue siendo válida. El traspaso es de tipo blando, sofá handover.

Ni FDMA, ni TDMA permiten ningún solapamiento en la frecuencia o en el tiempo de transmisión, sin embargo con CDMA no existe división en el tiempo y todos los usuarios utilizan la portadora interrumpidamente, con un segmento espectral mayor, asignándose un código binario distinto a cada usuario. Es decir todos los usuarios emplean la misma frecuencia con un código distinto. CDMA se basa en la expansión del espectro de la señal a transmitir por medio de secuencias ortogonales. Todos los códigos son ortogonales y tras la correlación correspondiente cada usuario sólo obtendrá la señal deseada. En la realidad y debido al multitrayecto, los códigos no son totalmente ortogonales, siendo necesario un buen control de la

potencia.

A cada canal se la signan 5 MHz en cada sentido, a esto se le llama “espectro expandido” y es necesario para que “quepa” el código que identifica la comunicación de cada usuario. Esto supone algunas ventajas:

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-La señal no puede atenuarse totalmente en un canal dispersivo. -Permite estar conectado simultáneamente a 2 ó más estaciones.

-Permite el máximo aprovechamiento de la transmisión desde el punto de vista de las comunicaciones de voz, que son de carácter discontínuo, incrementado la capacidad del orden de un 50 a 60 %. El ensanchamiento o expansión (spreading) se consigue multiplicando la secuencia de la señal de datos por otra de mayor velocidad binaria y transmitiendo la resultante, todos ortogonales entre sí. A diferencia de los sistemas de 1ª y 2ª generación, donde el elemento a planificar es la frecuencia, en sistemas CDMA el elemento a controlar es la potencia de la señal, la cobertura de una célula está directamente ligada a la potencia máxima que una estación base puede radiar.

Sistema de red radio

UTRAN, UMTS terrestrial radio access network define la interfaz aire, para la que se ha elegido WCDMA, Wide code division multiple access, en operación con FDD, con 2 portadoras por canal, una para el enlace ascendente y otra para el descendente para operación en bandas pareadas, que resulta idóneo para servicios simétricos (conversaciones). Está formado por los elementos que controlan los recursos de acceso a la red y proporcionan un mecanismo para acceder a la red troncal. Es una de las principales diferencias entre las redes GSM y UMTS, donde las BTS y BSC se sustituyen por Nodos-B y RNC respectivamente

Como ya hemos visto esta nueva red está basada en tecnología de acceso radio CDMA con modos de funcionamiento UTRA-FDD y UTRA-TDD. Para un aprovechamiento eficiente del espectro, por que éste es limitado y teniendo en consideración las pérdidas de trayecto debido a la atenuación, en función del cuadrado de la frecuencia y de la distancia, al desvanecimiento si existen obstáculos, a la propagación multitrayecto, así como a las interferencias, se utilizan antenas smart o inteligentes que dirigen la señal al usuario en forma de lóbulo muy estrecho, siguiendo el desplazamiento del móvil en función del haz ascendente. De esta forma se puede reducir la potencia radiada, reduciendo la interferencia con el resto y mejorando la relación C/I. Las antenas multihaz (SAS, smart antenas system) permiten transmitir el haz dividido en varios lóbulos muy directivos, gracias al empleo de un phased-array, formando un diagrama de radiación que varia tanto la posición como el número de haces. Cada uno de los haces se asigna a un usuario, de tal forma que lo “persigue” según el usuario se desplaza por el interior de la célula. El control de potencia se hace tanto en el móvil como en el Nodo-B. Las

células cambian de tamaño según las condiciones y el número de usuarios (cell breathing), ya que como hemos comentado es el nivel de potencia de la señal el que determina el perímetro de la celda.

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Redes digitales y tecnologías emergentes

Tecnologías xDSL

• HDSL. High bit rate, 1,544 Mbps, Simétrico. Utilizaba 2 pares de hilos, hasta 4,5 Km. Igual que velocidad que T1. Utiliza 2B1Q y CAP. • HDSL2. High bit rate, 2,048 Mbps, Simétrico. Sólo un par de hilos. Igual velocidad que E1. • SDSL. Single 768 Kbps, Simétrico. Par único, límite de 3 Km. • ADSL. Asymetric, 8 Mbps Downstream, 640 Kbps Upstream, Asimétrico, utiliza un solo par de hilos. Puede operar hasta 5,5 Km. • RADSL. Rate adaptive, 8 Mbps Downstream, 640 Kbps Upstream, Asimétrico, al utilizar un código de línea DMT puede adaptar las velocidades de la línea a las condiciones de la misma. • CDSL. Consumer, 1 Mbps Downstream, 128 Kbps Upstream, Asimétrico, utiliza un único par. No necesita filtros (splitters) para permitir la utilización de teléfonos y faxes, como en ADSL y RADSL. • IDSL. RDSI, 2,048 Mbps, Simétrico. Toma el acceso básico de la RDSI. Un único par y 5,5 Km. VDSL. Very High, 52 Mbps Downstream, 6 Mbps Upstream. Asimétrico alcance entre 300 y 1300 m sobre par

de cobre. Está pensado para utilizar red de fibra y transportar celdas ATM (modo de transferencia asíncrono).

ADSL

• Permite el acceso a servicios de banda ancha a usuarios residenciales o pequeñas empresas. • Dos son las características que la caracterizan y diferencian de otras tecnologías. • El filtro o splitter. El filtro es un dispositivo que se encuentra entre el conmutador local y el equipo de usuario. Permite que los teléfonos analógicos y faxes existentes continúen funcionando igual que siempre y también que el tráfico de datos de larga duración sea desviado por la RTC (donde el transporte de datos se hace mediante conmutación de circuitos) hacia un enrutador IP o un conmutador ATM (donde los datos son transportados en forma de paquetes). Esto alivia la presión que sufre la RTC y elimina costes al usuario ya que no necesitan cambiar los equipos existentes, ni se requieren dispositivos adaptadores espaciales (como ocurre en HDSL). Los enrutadores o conmutadores ATM transportan el tráfico hacia servidores de Internet o Intranet corporativas. • El flujo de datos es asimétrico. La velocidad downstream es mucho mayor que la velocidad upstream. Es así por que el objetivo de esta tecnología es proporcionar servicios a usuarios que van a demandar un gran flujo descendente y poco flujo ascendente (internet, vídeo bajo demanda, etc.).

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ATU-C. ADSL Transmission Unit, CO side. DSLAM, Digital Subscriber Line Access Multiplexer. ATU-R. ADSL Transmission Unit, Remoteside. B. Entrada auxiliar de datos (por ejemplo un decodificador de vídeo). POTS-C. Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de central. POTS-R. Interfaz entre la RTC y el filtro, lado de usuario.

Transmisión de la información

ADSL utiliza el ancho de banda disponible dividida en 2, una para cada sentido de la transmisión, más el canal de voz analógico (Voz:0-4 Khz, Upstream: 25-200 Khz, Downstream: 210 Khz-1,1 Mhz), una utilización más eficiente del espectro, eliminando la separación entre bandas hace que debamos cuidar la cancelación de eco. Los códigos de línea utilizados en ADSL son CAP y DMT. DMT es el estándar. CAP utiliza la modulación amplitud / fase sin portadora. CAP es similar a la modulación de amplitud en cuadratura (QAM) pero sin portadora, es por tanto un sistema de modulación digital en la que la moduladora es una señal digital y la portadora es una señal analógica. Utiliza todo el ancho de banda disponible excepto el canal de voz analógico, origina 16 señales diferentes realizando una modulación de amplitud y de fase. Introduciendo 12 posibles cambios de fase y 2 posibles amplitudes, es posible obtener los 16 diferentes tipos de señal. Estas 16 señales representan 4 bits por cada nivel de la señal o lo que es lo mismo 4 bits por baudio. La salida del codificador se envía al modulador que origina la señal de salida, para posteriormente filtrarla y asegurarnos de que no interfiere con otras señales.

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DMT la modulación por multitonos discretos. DMT consiste en el empleo de múltiples portadoras y no sólo una, que es lo que se hace en los módems de banda vocal. Trabaja dividiendo el ancho de banda del bucle local en un gran número de subcanales (o subportadoras, 256) separados equidistantemente ocupando todo el ancho de banda disponible hasta los 1,1 Mhz. Comienza en los 0 Hz, cada canal ocupa 4,3125 Hz. Cada subportadora puede ajustar el número de bits por segundo que es capaz de transportar en función de la ganancia. Los servicios ADSL utilizan un rango entre 25 Khz y 1,1 Mhz, donde según aumenta la frecuencia disminuye la ganancia, pero salvamos los primeros 25 Khz, bajas frecuencias que se ven más afectadas por ruido impulsivo y diafonías. La mayoría de los sistemas DMT utilizan 250 canales, (suelen ser los primeros) del 1 al 6 se utilizan para la banda de voz analógica. Se suele dejar una gran zona de guarda entre la voz y los servicios ADSL. En los canales superiores existe mucha atenuación y es difícil que envíen información correctamente. Existen 32 canales upstream, comenzando en el número 7. Si utilizamos cancelación de eco podremos utilizar los 250 canales, si no sólo encontraremos 218 canales útiles para downstream. Los canales upstream utilizan la zona más baja del espectro, por que la atenuación es menor y los transmisores de los usuarios transmiten menos potencia que los transmisores de los bucles locales. Normalmente cada uno de los subcanales utiliza su propia técnica de codificación basada en QAM. DMT mejora sobre CAP en cuanto a la monitorización y rendimiento, mientras que en CAP podemos enviar 768 Kbps ó 428 Kbps, en DMT enviamos 768 o 736 Kbps, en función de las condiciones en las que se encuentre la red, por tanto la granularidad de DMT es menor que en CAP. El transporte de ADSL está basado en tramas. El flujo de bits dentro de cada una se puede dividir hasta en un máximo de 7 canales portadores, divididos en 2 clases:

- Simplex. Canales independientes que operan en modo unidireccional en sentido descendente. Puede haber hasta 4, denominados AS0, AS1, AS2 y AS3. -Dúplex. Canales bidireccionales. Puede haber hasta 3, LS0, LS1, LS2. A la hora de viajar las tramas entre el ATU-C y el ATU-R, pueden hacerlo de 4 formas distintas, 4 modos de distribución que van a permitir que la comunicación se realice adaptada al servicio: - Modo de sincronía de bit. -Modo adaptador de paquetes. -Modo de paquetes extremo a extremo. - Modo ATM.

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JDP (Jerarquía Digital Plesiócrona).

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Es una técnica para poder multiplexar varias señales primarias empleando un entrelazado de bits, en vez de bytes, ya que esto último requeriría la sincronización de todas las fuentes primarias, de tal forma que las señales tengan sus instantes significativos con la misma cadencia nominal y dentro de unos límites especificados, es decir que tengan la misma velocidad digital y provengan de distinto reloj.

Partimos de una trama de 2 Mbits/s, señal primaria, formada mediante el entrelazado síncrono (el sincronismo es común, generado por el propio reloj del sistema) de los octetos de canales de 64 Kbits/s. Todas estas señales son tributarias y van siendo leídas con una velocidad un poco mayor, quedando bits vacíos. Son leídas a mayor velocidad por el hecho de que deben adaptarse las velocidades de todos los canales tributarios. Cada una de estas señales se va entrelazando con las otras, conformando una señal agregada que contiene los bits de relleno y bits de control de justificación. La velocidad por tanto de la señal agregada es mayor que la suma de las velocidades de las señales tributarias. Para Europa se definen varios niveles:

Nivel 0 Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4 64 Kbits/s 2048 Kbits/s 8448 Kbits/s 34368 Kbits/s 139264 Kbits/s

Analicemos la trama de 8 Mbits/s (8448 Kbits/s). Para 100 µs, se divide en 4 segmentos iguales de 212 bits. El primero comienza con la señal de alineamiento de trama, 12 bits, de los cuales el 11 puede emplearse para la transmisión de alarmas y el 12 se reserva para el uso de cada operadora. El resto de bits, 200, son tributarios y se entrelazan cíclicamente. Los 3 segmentos siguientes comienzan con 4 bits de relleno. Uno de estos y por segmento se asigna a un sistema tributario informando de si se emiten datos o bits de relleno en el 4º segmento,

a continuación de los de control, bits del 5 al 8. En total se emiten 848 bits en 100,4�s. El nivel 3 es similar pero

con segmentos de 384 bits y el 4º nivel tiene 6 segmentos de 488 bits y dedicando 16 al alineamiento de trama.

Este sistema se ha utilizado en redes de transmisión digital, siendo el soporte de la RTC, RDSI, Iberpac, etc., utilizando fibra óptica a velocidades de 140 Mbits/s (y de 565 Mbits/s, no normalizados).

Para extraer un canal tributario, por ejemplo uno de 2 Mbits/s, es necesario demultiplexar todos los niveles de orden superior, esto está motivado por el hecho de que la temporización se haga de distinta forma en cada nivel, por tanto no son identificables los canales tributarios. También dispone de poca capacidad adicional para el transporte de información de gestión, por lo que su mantenimiento es deficiente. Existen distintas estandarizaciones (americana, japonesa, europea) y la normalización no incluye qué códigos de línea a utilizar o sistema de modulación con lo que cada fabricante a implementado uno distinto al de otro fabricante, haciendo incompatibles muchos de los equipamientos técnicos. Razones todas éstas que han generado la necesidad de desarrollar otras tecnologías, aunque para el transporte sólo de canales de voz, la JDP cumple.

JDS (JerarquÍa Digital Síncrona). Características y aplicaciones.

Surge a mediados de los 80, en EEUU, como el estándar SONET (Synchronus Transport Network) con fibra óptica como soporte, a la par que la UIT trabaja sobre otro estándar de similares características, JDS (SDH, Synchronus Digital Hierarchy), con velocidades múltiplos que permiten el interfuncionamiento de ambas:

SONET JDS Velocidad (Kbit/s)

MTS-64 9.953.280 Se utiliza como sistema vertebrador de la red de transmisión, con forma de malla y en 2

niveles:

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-Red troncal. Utilizando STM-64 por cada fibra óptica (400.000 comunicaciones de voz) que terminan en nodos con distribuidores y multiplexores para configurar el segundo nivel de la red.

-Red de acceso. Para la dispersión de la red de comunicaciones, a velocidades inferiores, en redes de anillo con multiplexores para la inserción y extracción de señales de 2 Mbits/s, e integrando la posible existencia de JDP.

La red va sobre fibra óptica excepto en algunos lugares que por su orografía utilizan enlaces de radio. La sincronización de la red se realiza con un sistema maestro-esclavo que parte de un reloj principal y se distribuye la señal a los relojes de los nodos radialmente, a una frecuencia de 2 MHz.

La velocidad básica de la JDS se denomina MTS-1 (Módulo de transporte síncrono de nivel 1) ya que transporta de forma síncrona sus jerarquías definidas. A partir de esta señal se obtienen señales de orden superior mediante multiplexación síncrona por entrelazado de bytes de la señal de 2 Mbits/s (a partir de 64 Kbits/s). Las velocidades superiores se obtienen multiplicando por números enteros la velocidad del primer orden. En la estructura de la trama MTS están los contenedores virtuales, que son donde se transporta la carga útil. La información para la gestión de esta carga se envía en la tara de sección, contenida en el propio contenedor. La velocidad del MTS-1 deriva de una matriz de 270 columnas por 9 filas de octetos, como la transmisión es secuencial 1º se transmiten los octetos por fila (1ª….9ª). Para transmitir un octeto de un canal telefónico son necesarias 8000 por segundo, dando como resultado 270%9%8%8000 = 155 Mbits/s. En la estructura de la matriz distinguimos agrupaciones de bytes con denominación y función propia. Algunas de estas son la función auxiliar de sección, TOH, para entramado, detección de errores, canal para la gestión de red y señalización de mantenimiento, incluyendo apuntadores que indican la posición de los distintos canales y que permitirán la demultiplexación de cada una de ellos si necesidad de demultiplexar toda la trama.

Ventajas:

-Gran velocidad. Hasta 10 Gbps -Estandarización. Existe compatibilidad eléctrica y óptica. -Flexibilidad. Podemos agregar y extraer tributarios de 2 Mbits/s sin necesidad de realizar todo el proceso. También permite incluir canales JDP. -Gestión de red. La incorporación de funciones como la gestión de alarmas, monitorización, configuración, posibilidad de control y mantenimiento remoto.

Desventajas:

-Necesidad de sincronismo en toda la red.

ATM (Modo de Transmisión Asíncrono). Características y aplicaciones.

Es una tecnología desarrollada para ser capaz de integrar todo tipo de servicios y desarrollar la RDSI-BA, muy extendida actualmente en conexiones punto a punto. Si con SDH estamos hablando de una técnica de transmisión, con ATM nos referimos a una técnica de conmutación, ambas forman parte de la RDSI-BA. Con ATM podemos tratar cualquier tipo de información, al tiempo que optimizamos la utilización del ancho de banda sobre la base de asignación bajo demanda.

-Opera por conmutación de paquetes de longitud fija (48 octetos de información y 5 de control). -Orientado a conexión. La información se transfiere por canales virtuales asignados durante la duración de la conexión. -La asignación del ancho de banda se hace en función de la demanda de tráfico. -No realiza control de errores en el campo de datos, ni control de flujo, maximizando su eficiencia. -Las células se transmiten a intervalos regulares. Si no hay información, se transmiten células no asignadas.

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-Se garantiza que las células lleguen a su destino en el mismo orden en el que fueron enviadas. -Por su naturaleza asíncrona puede transportar el flujo de células de forma transparente como una serie de bytes, tanto en tramas PDH, cómo en contenedores SDH.

El tamaño de la célula es un compromiso entre el tamaño deseable y el tipo de tráfico. Por razones de eficiencia es conveniente que sean razonablemente grandes para evitar una excesiva segmentación. Sin embargo para aplicaciones sensibles al retardo o a la variación de retardo, es aconsejable que las células sean de la menor longitud posible. Por estas razones se propusieron 32 octetos para voz, 64 para datos, fijándose finalmente en 48 octetos. El retardo de paquetización de una célula de 48 octetos para canales telefónicos a 8000 por segundo, es de 6 ms, que es una cifra aceptable. Al ser una técnica orientada a conexión, tiene que establecerse una conexión virtual entre usuarios finales antes de que se comience a transmitir información. Éstas se establecen mediante procesos de señalización, de forma permanente o semipermanente.

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TEMA : VOIP y telefonía sobre IP Introducción Hasta hoy en día, las redes tradicionales que funcionan por conmutación de circuito (RTC y RDSI) han estado utilizándose para el funcionamiento de los servicios de voz (telefonía), con una buena calidad para sus usuarios, aunque también permiten el envío de datos, a través de módem o ADSL. Tradicionalmente, en los ámbitos empresariales existían dos tipos de redes con funciones claramente diferenciadas, una encargada del tráfico y servicios de voz y otra específicamente para un tráfico de datos, con una tecnología diferente, basada en la conmutación de paquetes de información. Con las tecnologías actuales de MP (Voz sobre IP o Voice over IP) se tiene la capacidad de proporcionar unos servicios garantizados sobre una única red donde confluyen tráficos de voz y datos; en definitiva, se tiene la posibilidad de la utilización de una "red única multiservicio ". La voz sobre redes IP, inicialmente, se implementó para reducir costes y el ancho de banda requerido por la voz digitalizada a través de las redes convencionales de conmutación de circuitos, que es de 64 kbit/s, mediante el empleo de la conmutación de paquetes asociada a la compresión vocal, aprovechando los procesos de compresión diseñados para sistemas celulares digitales en la década de los años 80. En consecuencia, se logró reducir los costos en el transporte nacional, pero, básicamente, en el internacional. Luego su aplicación se extendió sobre las LAN e Internet, siendo consideradas en este último caso todas las llamadas como locales y, por tanto, de bajo costo. En principio, los fabricantes tradicionales de PBX, especializados en los servicios de voz, como son Ericsson, Alcatel, Lucent, Nortel, etc., apostaron por una migración hacia la VoIP, basándose en la compatibilidad entre sus productos nuevos y viejos (legacy), mientras que otras firmas, típicamente especializadas en datos, como Cisco y 3Com, montaron nuevos escenarios basados en las llamadas PBX`IP puras.

Contenido • Comunicaciones públicas y en la empresa. • Convergencia de voz y datos. • Funcionamiento de la VoIP. • Funcionamiento de los codificadores. • Protocolos y estándares. • Servidores de telefonía IP. • Teléfonos y softphones IP • Elementos componentes de la VolP. • Calidad de servicio (QOS). • Tipos de arquitectura comunes. • Consideraciones para la implantación de VoIP • Ventajas en la utilización de VolP. • Analizadores de Protocolos de Red. 1. Comunicaciones públicas y en la empresa Los usuarios utilizan habitualmente para sus comunicaciones vocales, bien la red telefónica pública conmutada (RTC) o la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), si bien las comunicaciones a través de redes móviles

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(GSM y/o UMTS) se están extendiendo a gran velocidad y ya representan un negocio superior incluso al de la telefonía fija, algo razonable si tenemos en consideración que el número de teléfonos móviles duplica al de fijos (41 millones frente a 19 millones, a principios del año 2006). Los usuarios acceden al servicio telefónico fijo por medio del bucle de abonado, que comunica la central telefónica pública con su domicilio, bien sea residencial o empresarial. En el caso de las redes móviles, lo hacen a través de las estaciones base de radio y sus teléfonos celulares. El caso de las empresas tiene sus particularidades y, así, actualmente, la mayoría de las empresas tienen su propia red telefónica convencional, diseñada sobre PBX, que soportan todos los servicios telefónicos tradicionales. Recordamos que estos sistemas PBX se conectan a la RTC/RDSI para llamadas externas a teléfonos fijos o móviles y que, si la empresa tiene un gran volumen de llamadas y varias oficinas, éstas pueden conectarse por líneas dedicadas de alta capacidad, que le reducirán el coste considerablemente. Otra de las características de los sistemas de comunicación en la empresa es tener su propia red de datos de área local (LAN), donde se conectan sus diversos equipos de datos. Estas redes de datos se han ido ampliando, pudiendo conectar equipos en oficinas remotas mediante la interconexión de diversas LAN, por medio de líneas dedicadas. El hecho de tener dos redes independientes para comunicaciones telefónicas y de datos es algo caro e innecesario, por lo que la telefonía IP proporciona una nueva vía en el campo de las comunicaciones de la empresa, 1.1. Telefonía IP y VoIP Actualmente se habla mucho de dos conceptos 'telefonía IP" y “VolP” pero ¿cuál es la diferencia entre uno y otro? La telefonía IP se refiere a la utilización de una red IP (privada, o pública, como es Internet) por la que transmitimos los servicios de voz, fax y mensajería. Esta red IP puede ser utilizada para realizar las llamadas internas de la propia empresa, así como para las llamadas externas, usando, por ejemplo, Internet en lugar de la red de telefonía pública conmutada (RTC/RDSI). La VoIP es la tecnología usada para el funcionamiento de la telefonía IP VoIP gestiona el envío de información de voz utilizando IP (Internet Protocol). La información analógica vocal se transforma en paquetes digitales diferenciados que se envían por la red. Los paquetes de información de voz viajan por la red IP, del mismo modo que los datos generados por una comunicación de correo electrónico. La telefonía IP es una aplicación inmediata de esta tecnología, de manera que permite la realización de llamadas telefónicas ordinarias sobre redes IP u otras redes de paquetes, utilizando ordenadores personales (PC), gateways, gatekeepers, unidades de multiconferencia y/o teléfonos normales. En general, soporta los servicios de comunicación de voz, fax, de mensajes de voz, etc. que se transportan vía redes IP, (por ejemplo, Internet), en lugar de ser transportados vía la red telefónica convencional. Los pasos básicos que tienen lugar en una llamada a través de Internet, o cualquier otra red IP, son: conversión de la señal de voz analógica a formato digital y compresión de la señal al protocolo de Internet (IP) para su transmisión. En recepción se realiza el proceso inverso para poder recuperar de nuevo la señal de voz analógica. Cuando hacemos una llamada telefónica por IP, nuestra voz se digitaliza, se comprime y se envía en paquetes de datos IP a la persona con la que estamos hablando. Cuando éstos alcanzan su destino, son ensamblados de nuevo, descomprimidos y convertidos en la señal de voz original. 1.2. Diferencia entre la telefonía IP y la convencional En una llamada telefónica normal, la central telefónica establece una conexión permanente entre ambos interlocutores, conexión que se utiliza para llevar las señales de voz. En una llamada telefónica por IP, los paquetes de datos, que contienen la señal de voz digitalizada y comprimida, se envían a través de la red IP a la dirección IP del destinatario. Cada paquete puede utilizar un camino para llegar, están compartiendo un medio, una red de datos. Cuando llegan a su destino son ordenados y convertidos de nuevo en señal de voz. Una llamada telefónica normal requiere una enorme red de centralitas telefónicas conectadas entre sí mediante fibra óptica y/o satélites de telecomunicación, además de los cables (bucle local) que unen los teléfonos con las

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centrales telefónicas. Las enormes inversiones necesarias para crear y mantener esa infraestructura la tenemos que pagar cuando realizamos llamadas, especialmente llamadas de larga distancia. Además, cuando se establece una llamada tenemos un circuito dedicado, con un exceso de capacidad que realmente no estamos utilizando. Por contra, en una llamada telefónica IP estamos comprimiendo la señal de voz y utilizamos una red de paquetes sólo cuando es necesario. Los paquetes de datos de diferentes llamadas, e incluso de diferentes tipos de datos, pueden viajar por la misma línea al mismo tiempo. Además, el acceso a Internet cada vez es más barato, muchos ISP lo ofrecen gratis, sólo se paga la llamada, siempre con tarifa local, mucho más barata. También se empiezan a extender las tarifas planas, conexiones por cable, ADSL, etc., con lo que el ahorro de costes para los usuarios es evidente. 2. Convergencia de voz y datos La característica principal en redes que emplean "conmutación de circuitos' es la utilización por cada usuario de un ancho de banda para su comunicación, mientras que en las que usan "conmutación de paquetes", el ancho de banda es compartido por todos los usuarios que utilizan la red en un momento determinado.

Figura 1. Representación de ocupación de la red en conmutación de circuitos y de paquetes. 2.1. Diferencias entre las transmisiones de voz y datos A lo largo de los años se han realizado desarrollos específicos en el mundo de las transmisiones de datos, en las reglas exactas de cómo se han de tratar éstos, en cómo se construyen los paquetes, y en cómo ha de comportarse cada lado cuando envía y recibe los paquetes. Estas reglas se llaman protocolos y aunque han sido muchos los utilizados dentro de la red de datos, desde la aparición de Internet, el "Internet Protocol", o protocolo IP, se ha convertido en el protocolo más importante. El protocolo IP ha probado con gran éxito su notable adaptabilidad y escalabilidad. Este es el motivo por el que las redes IP se han consolidado, cambiando el modo de funcionamiento en la transferencia de datos. Con el paso de los años, la palabra convergencia ha llamado mucho la atención y ha dado expectativas a los constructores de redes IP. "Convergencia" significa la utilización de la misma red del IP para la transferencia de diversos tipos de datos: voz, datos, vídeo y aplicaciones. Las diferencias entre transmisiones de voz y datos son las siguientes: Transmisiones de voz: • Constante y sin grandes alteraciones. • Se realizan en tiempo real. • Sensible a retardos. • Consumo de un ancho de banda previsible y uniforme.

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Transmisiones de datos: • Se pueden producir en avalanchas. • No se realizan en "tiempo real". • No le afectan los retardos. • Devoradoras del ancho de banda.

Figura 2. Representación gráfica de transmisiones de voz y datos. Como se ha referido anteriormente, una de las diferencias principales en el funcionamiento de una red de voz y otra de datos es la necesidad del envío en tiempo real de las transmisiones de voz. El envío y recepción de información se ha de realizar con un retardo inferior a 150 ms, mientras que esa premisa no se necesita en el envío de las informaciones de datos. 6.2.2. Retardos Los retardos tienen una importancia decisiva en la calidad de la VoIP, en la conexiones de extremo a extremo (end-to-end). Los retardos superiores a 400 milisegundos (ms) son considerados como pausas en una conversación. Estos retardos producen una sensación de estar en una "comunicación no real".

Figura 3. Límites de retardo de acuerdo al estándar ITU-T G. 114. Estos valores se pueden utilizar como valores de referencia y dependiendo de los requisitos, los valores de retardo de 150-400 milisegundos de tiempo total no se deben exceder. Los siguientes componentes, en las transmisiones de datos, introducen retardo: • Codecs. • Empaquetado. • Almacenamientos intermedios. • Saltos en la propagación. El tiempo de retardo es acumulativo, por lo que se deben conocer los diversos factores que intervienen, de modo que puedan ser calculados fácilmente. 3. Funcionamiento de la VoIP La expresión de Voz sobre IP, o VoIP, es simplemente la transferencia de las conversaciones de voz convertidas en datos sobre una red IP (pública o privada), que si dispone de un gran ancho de banda, puede dar una buena calidad. A diferencia de las llamadas en el modelo tradicional (conmutación de circuitos), en las llamadas de VoIP, se utiliza la "conmutación de paquetes". En escenarios de conmutación de paquetes, los dispositivos múltiples comparten una sola red de datos, comunicándose mediante el envío de paquetes de datos de unos a otros.

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Cada paquete contiene la información de direccionamiento en la que se especifica la dirección del equipo origen y destino. Los paquetes dentro de una simple transmisión pueden tomar diversas vías desde el punto de origen al punto final de destino a través de una red de datos. En la secuencia de la fase de establecimiento en una llamada de VoIP, se han de simular los tonos de: invitación a marcar, de llamada y de ocupado. La misma información de audio de la llamada necesita ser transformada de analógico a digital en el origen, ser fraccionada en paquetes y ser enviada a través de la red en el formato de los paquetes. A la llegada de estos paquetes al destino se ha de proceder de forma inversa, para ser convertidos de nuevo de digital a analógico. La función de los codificadores (codecs) en ambos extremos es la conversión de analógico a digital y viceversa. En la telefonía IP el cambio fundamental se produce en la red de transporte, ya que ahora esta tarea se lleva a cabo por una red basada en el protocolo IP, de conmutación de paquetes, por ejemplo Internet. En cuanto a la red de acceso, puede ser la misma que en el caso anterior, físicamente hablando (bucle de abonado). Los elementos necesarios para que se puedan realizar llamadas vocales a través de una red IP dependen en gran medida de qué terminal se utiliza en ambos extremos de la conversación. Éstos pueden ser terminales IP (por ejemplo, softphones) o no IP (teléfonos convencionales). Hay que señalar que en el caso de que uno o ambos extremos de la comunicación telefónica sean un terminal IP, es importante conocer de qué modo están conectados a Internet. Si es de forma permanente, se les puede llamar en cualquier momento. Si es de forma no permanente, por ejemplo, a través de un Proveedor de Acceso a Internet (ISP) vía módem, no se les puede lla-mar si en ese momento no están conectados a Internet. 3.1. Estándares en redes de datos Igual que los estándares de la UIT-T (Unión Internacional de Telecomunicaciones-T) han tenido gran influencia en la creación de estándares en telefonía, el IETI` (Internet Engineering Task Force) ha liderado la estandarización en las redes de datos, enfocándose en los estándares de IP. Cada una de las nuevas técnicas de enrutamiento de los datos en una red pasa por rigurosas fases de ensayo y estudio, que recogen su revisión para verificar su estabilidad y robustez. Aquellas que pasan estas pruebas críticas son conocidas por su número de RFC (Request For Comment). La etapa siguiente del RFC es pasar de ser un simple bosquejo a ser un estándar aprobado. Cada uno de los componentes más conocidos del protocolo IP que estudiaremos aquí: TCP, UDP` y RTP tienen sus correspondientes RFC, uno o más, que describen su operación. 3.2. Elementos componentes de la VoIP Para la transferencia de datos de voz sobre la misma red en que se cursa el tráfico propio de Web, se requiere, un nuevo y diferente sistema de componentes, siendo alguno de estos componentes, que se describirán con detalle en los apartados siguientes, los mencionados a continuación: • Codificadores (Codees). • Protocolos. • Servidores y PBX de la telefonía IP • Gateways y Routers IP • Teléfonos y softphones IP 4. Codificadores (codecs) Un codec es un dispositivo, hardware o software, que convierte las muestras de sonido analógico en informaciones digitales (bits), las cuales se envían a una velocidad de datos predeterminada (bit/s). El codec realiza, también a menudo, la función de compresión, con el fin de ahorrar ancho de banda. Hay docenas de codecs disponibles, cada uno con sus propias características y su campo de aplicación. Los diferentes codecs tienen los nombres que corresponden al nombre del estándar de la UIT-T que describe su operación. Por ejemplo, los codees llamados G.711u y G.711a son conversores de analógico a digital y viceversa con una calidad relativamente alta. Como sucede siempre con la mayoría de la información digital, más calidad implica más bits, así que estos dos codecs utilizan más ancho de banda que otros codecs de menor velocidad.

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Los codecs de la velocidad más baja, tales como el G.726, G.729, y los de la familia G.723.1, consumen menos ancho de banda en la red; sin embargo, los codecs de poca velocidad deterioran la calidad del audio mucho más que codees de alta velocidad, porque comprimen en la transmisión digital, perdiéndose algunos de los datos originales. La pérdida de algunos bits en la parte receptora no implica un gran problema ya que es posible la reconstrucción del audio con una buena aproximación al audio original, sin que se consiga alta fidelidad. En la tabla de la Figura 4 se describen algunos de los codecs más comunes de VoIP. La columna de "Ancho de banda" muestra las velocidades de transmisión que proporcionan los distintos codecs. La columna llamada "Retardo en el empaquetado" se refiere al retardo que introducen los codecs en la conversión de analógico a digital y viceversa; posteriormente estudiaremos cómo los retardos afectan en la calidad de la llamada. Por último, la columna de "Calidad ofrecida" indica la calidad en la aproximación al audio original. El codecs G.723.1 recoge dos alternativas relacionadas con su funcionamiento: MPMLQ (Multi-pulse Maximun Likelihood Quantizacion) indica una característica del modo de cuantificación y ACELP (Algebraic Code Excited Linear Predictive) indica un modo de compresión. Otra característica en los codees G.711u y G.711a es PLC (Packet Loss Concealment). Las técnicas PLC reducen o enmascaran los efectos de la pérdida de los datos durante una conversación telefónica. Debido a su coste la utilización de PLC es muy amplia actualmente.

Figura 6.4. Codecs usados en Voip

Figura 5. Ancho de banda usando distintos tipos de redes con distinta tecnología. 5. Protocolos La telefonía IP utiliza como soporte cualquier medio basado en routers a los protocolos de transporte UDP/IP. El modelo de capas diseñado en 1981 para IP tenia previsto que la voz estuviera soportada sobre protocolos RTP/IP. El modelo actual, en cambio, agrega RTMDP/IP Existen varios organismos involucrados en los estándares para la señalización: la UIT-T (que dio lugar a la suite de protocolos H.323, por ejemplo); el ETSI (con el proyecto Tiphon) y el IETF (que administra los protocolos de Internet, SIP por ejemplo). Algunos de los protocolos más importantes para el desarrollo e implementación de un sistema que emplee VoIP, son, además del propio IP, los siguientes: TCP, UDP, H.323, MGCP, MEGACO, RTP, RAS y SIP,

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Figura 6. Familia de protocolos para VoIP.

5.1. Familia de protocolos TCP/IP La familia de protocolos TCP/IP forma la base de Internet y de la mayor parte de las redes corporativas actuales. Los programas que envían y reciben datos sobre la red IP en los ordenadores, llaman al software TCP/IP. Este software es conocido como "pila de protocolos" en su ordenador local. Para lograr la transferencia de datos de una parte a la otra, la pila de protocolos TCP/IP en el ordenador local intercambia la información con la pila de protocolos TCP/IP en el ordenador remoto. La información que se intercambian consiste en pedazos de datos de un determinado tamaño (el datagrama); la identificación está asociada a cada datagrama (cabecera datagrama). Con el protocolo IP (Internet Protocol) se determina cómo han de transferirse los datagramas a través de una red IP del programa que envía al programa que recibe. Los datagramas son las unidades enviadas y recibidas desde un extremo al otro por los dos lados, y ellos se mueven en saltos, o segmentos, a través de la red. Cada salto tiene sus propias características de red; por ejemplo, algunos saltos pueden ser rápidos en una red Ethernet, mientras que otros saltos pueden ser conexiones más lentas por módem. Para optimizar el funcionamiento de los saltos, los dispositivos en la red pueden realizar la fragmentación del datagrama; así, los datagramas grandes se cortan en pedazos más pequeños, llamados paquetes, que necesitan, una vez que se han recibido, volverse a montar formándose los datagramas originales. Cuando un datagrama llega a un "router" o a un "switch" en la red, el router o el switch decide dónde se enviará el datagrama en su salto siguiente. Hay que recordar que la realización de saltos en la red aumenta los retardos, lo que empobrece el sonido de la conversación telefónica. Los programas de aplicación de envío y de recepción se comunican por medio de un par de protocolos de la familia TCP/IP. - TCP (Transmission Control Protocol) TCP es el protocolo utilizado cuando se desea tener la seguridad de que el programa de recepción va a recibir todos los datos enviados, es decir, se desea evitar que los datos se pierdan o se dupliquen. TCP es un protocolo de comunicaciones de nivel de transporte que opera en modo conectado, esto significa que las dos partes que intercambian la información mantienen un seguimiento de todo lo que se envíe y se reciba. Por ejemplo, en una conexión de Internet, el navegador utiliza TCP al descargar las páginas Web y en la pantalla no se presentan partes de datos incompletos, su navegador y el programa del servidor de Web trabajan juntos para cerciorarse de que todo lo recibido está intacto. - UDP (User Datagram Protocol) UDP es el protocolo utilizado cuando no es importante tener la seguridad de que el programa de recepción va a recibir todos los datos enviados. UDP es un protocolo sin conexión, lo que significa, que los dos lados no reconocen la recepción de cualquier dato, ni se asegura que todo llegó intacto. Si un datagrama se pierde, no es catastrófico porque vendrá otro más adelante.

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Figura 7. Paquetes IP y su formato de cabecera.

Hay varios campos estándares en la cabecera del paquete IP. La utilidad de los campos más importantes es la siguiente: - TOS (Tipo de Servicio) El octeto del TOS se puede utilizar para marcar la prioridad de un paquete. Normalmente se fija a cero, lo que significa que los dispositivos en la red que examinan el paquete, lo entregarán en el sitio idóneo desde un lado a otro en la red. Si se fija este octeto a un valor diferente a cero, se puede solicitar una aplicación para la mejora en la gestión del paquete, en su probable caída o retardo. Este octeto también se conoce como el campo de "Servicio Diferenciado" o "DiffServ". - TTL (Tiempo de vida) Cada vez que un paquete hace un salto en su trayectoria a través de una red, el valor del octeto TTL disminuye en uno. Sí un dispositivo recibe un paquete con un valor cero en su octeto TTL, se desecha ese paquete. Un paquete con un valor cero en TTL es un paquete que ha realizado muchos saltos, lo que indica un problema en la red o en el paquete. - Suma de comprobación (Checksum) La suma de comprobación se utiliza para detectar cualquier cambio realizado en los bits durante la transmisión. La parte emisora realiza un cálculo de todos los bits a enviar mediante una ecuación sofisticada y escribe el resultado final de la ecuación en el campo de la suma de comprobación. En la parte receptora se realiza un cálculo semejante con los bits que se reciben. Si el resultado calculado y el recibido son iguales querrá decir que la información es correcta, es decir, que los bits no han cambiado de forma accidental o forzada durante la transmisión. De otro modo, el paquete recibido se rechazará. Esta suma de comprobación se utiliza para verificar la integridad de la cabecera IP. Dirección Fuente y Dirección Destino Dentro de la cabecera del paquete IP existen cuatro bytes de información (dirección IP versión 4) utilizados para identificar las direcciones del dispositivo fuente y otros cuatro para el destino de las direcciones IP, representando individualmente una entidad única dentro de una red. - Dirección IP Se utiliza para identificar individualmente cada uno de los dispositivos dentro de una red. Una dirección IP es un identificador único para toda la extensión de la red Internet. La existencia de dos hosts con igual dirección lógica sería causa de conflictos y produciría un mal funcionamiento de la red. La dirección IP (versión 4) es un conjunto de 32 bits, unos y ceros puestos unos al lado del otro: 11010011100110110110101011000110. Esto nos da un total de 2 elevado a 32 direcciones posibles. Dicho número es muy cómodo de manejar para las máquinas, no así para las personas, por lo que se procede a agruparlos formando grupos de ocho bits, que forman un byte: 11000000.10101000. 00000001. 00000000. Si convertimos esta información de sistema binario a decimal, lo podremos expresar como: 192.168.1.0.

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En toda dirección IP existen dos partes diferenciadas: la que identifica a la red y la que identifica al host. La máscara de red es la encargada de diferenciar ambas, adoptando la misma nomenclatura que la dirección IP. En función del rango de direcciones existen 5 clases de dirección IP nombradas como: A, B, C, D y E. 5.2. Protocolos de VoIP Los programas de aplicación construyen sus propias familias en los protocolos de "capa-alta" por encima de los protocolos de "capa-baja", que se utilizan para el transporte y otras tareas. La implementación de llamadas en un teléfono VolP sobre una red de datos implica una "fase de establecimiento de llamada", es decir, el equivalente en VoIP en conseguir tono de invitación a marcar, la marcación de un número de teléfono, la señal de llamada o de comunicando y la contestación del extremo remoto pasando a la '”fase de conversación" entre los teléfonos.

Figura 8. Hay dos sistemas de protocolos de alto nivel para el establecimiento de llamada y para la conversación.

Los protocolos de VoIP se requieren durante ambas fases: Los protocolos de capa-alta que cumplen los procedimientos del establecimiento de llamada y la reposición son: H.323, SIP, MGCP y Megaco. Los programas que implementan los datos intercambiados durante la fase de establecimiento de llamada y la reposición utilizan los protocolos TCP y el UDP. El intercambio de los datos de voz codificados se produce después de la fase de establecimiento y antes de la reposición, usando dos flujos de datos, uno en cada dirección, que permite a ambos participantes él poder hablar al mismo tiempo. Cada uno de estos dos flujos de datos utiliza un protocolo de capa-alta llamado RTP (Real-time Transport Protocol), que encapsula en protocolo UDP. 5.3. Protocolos en establecimiento y reposición de llamada Los protocolos TCP y UDP se usan para encapsular las fases de establecimiento y reposición de llamada telefónica, manejando funciones como la relación entre los números de teléfono y las direcciones IP, generación de tonos de llamada y ocupado, la señal de llamada y la contestación. Hay dos familias de protocolos para el establecimiento de llamada: el usado en el mundo telefónico y el usado en el mundo de las redes de datos. Los protocolos de señalización utilizados en telefonía IP son de diversos tipos. El H.323 de la UIT-T es el primero aplicado para acciones, fundamentalmente, dentro de una intranet. Proporciona cobertura para una suite de protocolos como el H.225, H.245, H.450, RAS y Q.931, que se soportan en TCP y UDP, según se ha puesto de manifiesto en la Figura 6. - H.225 proporciona los mensajes de control de señalización de llamada que permiten establecer la conexión y desconexión. Este protocolo describe cómo funciona el protocolo RAS y Q. 931. Define cómo identificar cada tipo de codificador y discute algunos conflictos y redundancias entre RTCP y H.245. - RAS (Registration, Admission and Status) utiliza mensajes H.225 para la comunicación entre el GW y el GK y sirve para el registro, control de admisión, control de ancho de banda, estado y desconexión. - Q.931 es un protocolo definido originalmente para señalización en accesos RDSI básico. Es equivalente al ISUP utilizado desde el GW hacia la red pública conmutada. - H.245 es un protocolo de señalización que transporta la información no-telefónica durante la conexión. Es utilizado para comandos generales, indicaciones, control de flujo, gestión de canales lógicos, etc. Se usa en las interfaces GW-GW y GW-GK. El H.245 es una librería de mensajes con sintaxis del tipo ASN.1. En particular codifica los dígitos DTMF (Dual-Tone MultiFrequency) en el mensaje User-Input-Indication.

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Por otra parte, el IETF define otros tipos de protocolos: el MGCP (Media Gateway Control Protocol) para el control de los gateways a la red pública conmutada, y SIP hacia las redes privadas o públicas (más adelante se hará una breve introducción a ambos). La señal vocal se transmite sobre el protocolo de tiempo real RTP (con el control RTCP) y con transporte sobre UDP. El protocolo de reserva de ancho de banda especificado dentro de la red IP, el RSVP, puede ser de utilidad en conexiones unidíreccionales (por ejemplo, distribución de señal de broadcasting), pero no trabaja bien sobre una LAN multíacceso. De los protocolos H.323 y MGCP, el H.323 es hoy en día el más conocido y es la base de la VoIP, H.323 es realmente una familia de estándares para proporcionar servicios multimedia que incluyen voz y vídeo. MGCP es una versión menos flexible y de uso con dispositivos como los teléfonos caseros. La familia de protocolos H.323 se ha ido depurando con los años y, consecuentemente, ha adquirido gran flexibilidad y robustez. Esta robustez está basada en múltiples controles. La sesión que arranca con una llamada incluye muchas confirmaciones en los datos intercambiados para cada función realizada. SIP (Session Initiation Protocol) y MEGACO (una variante de Media Gateway Control Protocol) son protocolos desarrollados por el IETF para el establecimiento de una comunicación multimedia en el mundo de las redes de datos. SIP representa la lógica típica de una red de datos, sin la complejidad del protocolo H.323. Es el protocolo que usan Cisco y Nortel, y Microsoft ha comenzado recientemente a enviar interfaces de cliente SIP con su Sistema Operativo de Windows.XP. Los fabricantes con una amplia tradición telefónica como Ericsson, han implementado servicios de Voip con la familia de protocolos H.323 y, aunque siendo éste hoy en día el predominante, se piensa que, con el paso del tiempo, terminará por imponerse SIR 5.4. Familia de protocolos H.32x La familia de Protocolos H.32x de la UIT-T cubre una serie de estándares. Algunos de los más importantes se describen a continuación: Estándar H.320 El H.320 se ha diseñado para aplicaciones de videotelefonía, sobre velocidades de nx64 kbit/s. El estándar cubre desde 64 a 2.048 kbit/s con un retardo inferior a 150 ms. Se señala un protocolo de conectividad internacional que permite la comunicación entre aparatos de distinta producción y compatible con la RDSI. La norma H-320 involucra las funciones de una familia de normas: H.261 para la señal de Vídeo; G.721/722/728 para sonido; H.221 para el entramado de datos; H.230 para el control, y H.242 para la señalización. Determinan los componentes del sistema de videotelefonía conectado a una central privada o desde un acceso RDSI a 2x64 kbit/s. El algoritmo de codificación de vídeo se indica en la H.261; el algoritmo de audio en AV.250; el control de sistema en H.242 (señalización dentro de banda) y H.230 (intercambio de tramas de control); el multiplexor de las 3 señales anteriores en H.221 y el adaptador hacia la red en 1.400. Estándar H.323 Esta norma data de 1996 (versión 1) y 1998 (versión 2). Ha sido generada para sistemas de comunicación multimedia basados en paquetes (redes que pueden no garantizar correctamente la calidad de servicio QoS). Esta tecnología permite la transmisión en tiempo real de vídeo y audio por una red de conmutación de paquetes, como puede ser Internet. Es de suma importancia ya que los primeros servicios de voz sobre protocolo Internet (VoIP) utilizaban esta norma. En la versión 1 del protocolo H.323v1 se disponía de un servicio con calidad de servicio (QoS) no garantizada sobre redes LAN. En la versión 2 se definió la aplicación VoIP independiente del medio. La versión 3 de 1999 incluye el servicio de fax sobre IP (VoIP) y conexiones rápidas entre otros, y en 2003 apareció la versión última, la v5. La versión H.323v2, muy extendida, introduce una serie de mejoras sobre la H.323v1. Algunas de ellas son: • Permite la conexión rápida (elimina parte de tiempo de solicitud de conexión). • Mediante H.235 introduce funciones de seguridad (autenticación, integridad, privacidad). • Mediante H.450 introduce los servicios suplementarios.

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• Soporta direcciones del tipo RFC-822 (e-mail) y del formato URL. • Mediante una unidad MCU permite el control de llamadas multi-punto (conferencia entre varios interlocutores). • Permite la redundancia de gatekeepers. • Soporta la codificación de vídeo en formato H.263. • Admite el mensaje RIP (Request in Progress) para informar que la llamada no puede ser procesada por el momento. • Provee la facilidad de que el gateway informe al gatekeeper sobre la disponibilidad de enlaces para mejorar el enrutamiento de llamadas. Estándar H.324 Esta norma incluye la codificación de la UIT-T H.263 para la señal de vídeo. Esta norma es coherente con MPEG-4, desarrollado por la ISO.Formalmente utiliza las mismas técnicas de compresión de imagen con 5 a 15 imágenes/s (fps). H.324 permite la interactividad entre terminales PC-multimedia, módem de voz-datos, streaming de vídeo en vivo, videoteléfonos, sistemas de seguridad, etc. A finales del año 2004 Telefónica lanzó un servicio de videoconferencia sobre la RTC y/o RDSI que, precisamente, utiliza esta norma para la transmisión de la señal de vídeo, por ser muy eficiente. MPEG (Grupo de Expertos en Imágenes en Movimiento), es un grupo de normalización que ha definido la técnica para la digitalización y compresión de señales de vídeo. MPEG- 1 es un estándar para la transmisión de imágenes QCIF (1 /4 de pantalla) a la velocidad de transmisión primaria de 1,54 MHz, con una calidad de vídeo VCR. MPEG-2 es mucho más extensa, incluyendo la definición para vídeo de alta calidad. MPEG-4 está destinado a sustituir, a corto plazo, a MPEG-2, por ser mucho más eficaz. 5.5. Protocolos MGCP y MEGACO Otros protocolos competidores de H.323 son MGCP (Media Gateway Control Protocol), MEGACO y SIP (Session Initiation Protocol). El MGCP es un protocolo que soporta un control de señalización de llamada escalable. El control de calidad de servicio QoS se integra en el gateway o en el controlador de llamadas MGC. Este protocolo tiene su origen en el SGCP (de Cisco y Bellcore) e IPDC. El protocolo SIP se aplica para sesiones punto-a-punto unicast. Puede ser usado para enviar una invitación a participar en una conferencia multicast. Utiliza el modelo cliente- servidor y se adapta muy bien para las aplicaciones de Telefonía IP. El servidor puede actuar en modo proxy o redirect (se direcciona el requerimiento de llamada a un servidor apropiado). El MGCP es un protocolo que permite comunicar al MGC (también conocido como Call Agent) con los gateway de telefonía (hacia la PBX o RTC). La primera versión 1.0 es de octubre de 1999 (RFC-2705). Se trata de un protocolo de tipo master-slave donde el MGC informa las acciones a seguir al GW. Los mensajes MGC viajan sobre UDP/IP, por la misma red de transporte IP con seguridad IPSec. El formato de trabajo genera una inteligencia externa a la red (concentrada en el MGC) y donde la red de conmutación está formada por los router de la red IR El GW sólo realiza funciones de conversión vocal (analógica o de velocidad digital) y genera un camino RTP entre extremos. La sesión de MGCP puede ser punto-a-punto o multipunto. El protocolo MGCP entrega al GW la dirección IP, el puerto de UDP y los perfiles de RPT. En la Figura 9 se muestra el intercambio de mensajes en el establecimiento de una comunicación con protocolo MGCP. Los mensajes o comandos disponibles en MGCP son los siguientes: • Comando NotificationsRequest. Este primer mensaje se genera ante el requerimiento de conexión de un teléfono. El GW-A indica al MGC el requerimiento del usuario A. Como respuesta se recibe un Ack-NotificationRequest. El mismo comando transfiere los dígitos discados cuando el usuario termina la marcación correspondiente. • Mensaje CreateConnection. Es utilizado para crear una conexión que se inicia en el GW. Se envía a ambos

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GW y se recibe el comando de confirmación AckCreateConnection. El comando ModifyConnection, puede ser usado para cambiar los parámetros de la conexión existente. El comando DeleteConnection se usa en cambio para cancelar la conexión existente al final de la llamada. Otro comando, AuditConnection, se usa para requerir el estado de la conexión.

Figura 9. Proceso de comunicación con protocolo MGCP.

Con ambos extremos conectados, se entrega la señal de llamada al extremo del GW-B y finalmente se establece la conexión entre extremos. • Comando DeleteConnection. Utilizado para el cierre de la llamada. Como respuesta el GW envía una serie de informaciones obtenidas desde el protocoloo RTP número de paquetes y de Bytes emitidos; número de paquetes y Bytes recibidos; número de paquetes perdidos; jitter promedio en milisegundos, retardo de la transmisión, etc. • Comando AuditEndpoint. Se usa para requerir el estado del extremo al GW. Los comandos AuditEndpoint y AuditConnection permiten obtener información que posterionnente forman parte de la MIB y pueden ser consultados mediante el protocolo SNMP por el sistema de Gestión. Por ejemplo, se obtienen los siguientes mensajes de respuesta: RequestedEvents, DigitMap, SignalRequests, RequestIdentifier, NotifiedEntity, ConnectionIdentifiers, DetectEvents, ObservedEvents, EventStates, Restart-Reason, RestartDelay, ReasonCode, y Capabilities. Existen otros comandos de interés. Por ejemplo, RestartInProgress, que se usa por el GW para notificar que un grupo de conexiones se encuentran en fallo o reinicio. El EndpointConfiguration se usa para indicar al GW las características de codificación esperadas en el extremo final. Protocolo H.248 (MEGACO) H.248 (también conocido como protocolo MEGACO) es el estándar, aprobado en el año 2000, que permite que un Media Gateway Controller (MGC) maestro controle a un Media Gateways (MG) esclavo. H.248 es el resultado de la cooperación entre la UIT-T y el IETE Antes de lograr esta cooperación existían varios protocolos similares compitiendo entre sí, principalmente el descrito anteriormente MGCP (la combinación de SGCP e IPDC) y MDCP. H.248 se considera un protocolo complementario a H.323 y SIP, un MGC controlará varios MG utilizando H.248, pero será capaz de comunicarse con otro MGC utilizando H.323 o SIR 5.6. Protocolo SIP El IETF (Internet Engineering Task Force) ha generado un set de protocolos que simplifican notablemente las funciones del H.323, el cual tiene previstas funciones dentro de una red corporativa y multimedia. SIP (Session Initiation Protocol) RFC 2543 es un protocolo más simple que H.323 y está basado en HTTP. Ha sido adoptado por el 3GPP para UNITS. En H.323 se utiliza el GK, mientras que en SIP se usa el SIP~Server, el cual tiene mejores aspectos de escalabilidad para grandes redes. En H.323, para grandes redes, se recurre a definir zonas de influencia y colocar varios GK. Para la interoperatividad de protocolos se requiere un GW de borde que realice la conversión.

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Figura10. Intercambio de mensajes para establecer una comunicación con protocolo SIP.

SIP es un protocolo sencillo y extensible, basado en texto (de acuerdo con la RFC-2279 para la codificación del set de caracteres) y el mensaje basado en hap (RI`C-2068 para la semántica y sintaxis). La dirección usada en SIP se basa en un localizador URL (Uniform Resource Locator) con un formato del tipo de una dirección de correo electrónico (por ejemplo, [email protected]), y de esta manera SIP integra su servicio en Internet (WWW). En este modelo se requiere el auxilio de un servidor de resolución de nombres de dominio DNS (Domain Name Server). El protocolo SIP incorpora también funciones de seguridad y autenticación, así como la descripción del medio mediante el protocolo SDR Para el proceso de facturación (billing) se puede recurrir a un servidor RADIUS. Las fases de comunicación soportadas en una conexión unicast mediante el protocolo SIP, son las siguientes: • User location. En esta fase se determina el sistema terminal para la comuni~ cación. • User capabilities. Permite determinar los parámetros del medio a ser usados. • User availability. Para determinar la disponibilidad del llamado para la comunicación. • Cal] setup. Para el establecimiento de la llamada entre ambos extremos. • Call handling. Incluye la transferencia y terminación de la llamada. El protocolo SIP tiene dos tipos de mensajes: Request y Response. El mensaje de Request es emitido desde el cliente terminal al servidor terminal. El encabezado de los mensajes request y response contiene campos similares: • Start Line. Usado para indicar el tipo de paquete, la dirección y la versión de SIP. • General Header. Contiene el Call-ID (se genera en cada llamada para identificar la misma); Cseq (se inicia en un número aleatorio e identifica en forma secuencial a cada request); From (es la dirección del origen de la llamada); To (es la dirección del destino de la llamada); Via (sirve para recordar la ruta del request; por ello cada proxy en la ruta añade una línea de vía) y Encryption (identifica un mensaje que ha sido cifrado para seguridad). • Additionals. Además del encabezado general, se pueden transportar campos adicionales. Por ejemplo: Expire indica el tiempo de validez del registro; Priori~y indica la prioridad del mensaje, cte. Se han definido 6 métodos para los mensajes de request-response: • Invite. Para invitar al usuario a realizar una conexión. Localiza e identifica al usuario. • Bye. Para la terminación de una llamada entre usuarios. • Options. Información de capacidades que pueden ser configuradas entre agentes o mediante un servidor SIP, • ACK. Usado para reconocer que el mensaje Invite puede ser aceptado. • Cancel. Termina una búsqueda de un usuario. • Register. Emitido en un mensaje multicast para localizar al server SIR 5.7. Protocolos que transmiten la voz. RTP y RTCP

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El Protocolo RTI? (Real Time Protocol) se utiliza ampliamente para aplicaciones de transmisión de datos de audio y vídeo a una dirección, sin él tener que enviar reconocimiento. La cabecera de cada datagrama de RTP contiene una información (timestamp), de manera que la aplicación que recibe el datagrama puede reconstruir la sincronización de los datos originales. También contiene un número de secuencia, de modo que en el lado receptor se puede tratar la falta o la duplicidad de los datagramas estropeados. Los dos flujos bidireccionales de RTP son importantes elementos en la determinación de la calidad de la voz. En la Figura 11 se aprecia la composición de los datagramas RTP, que transportan los datagramas de la voz.

Figura 11. Ejemplo de cabecera usada para datagramas RTP. Los cuatro campos más importantes en la cabecera RTP son los siguientes: - Payload Type (Tipo de la Carga útil de RTP) Indica qué codee se utiliza para transportar el tipo de datos (voz, audio o vídeo) y cómo está codificado. - Secuence Number (Número de Secuencia) Proporciona en el lado de recepción el número de la secuencia para volver a montar los datos, de esta manera se detectan los datagramas perdidos, estropeados y duplicados. - Timestamp Se utiliza para la reconstrucción del audio o vídeo original. También ayuda en la parte receptora a determinar la consistencia o la variación en los tiempos de llegada de los datos, esto es conocido como "jitter". Cada RTP trae un valor en timestamp, este valor es fijado por el remitente de RTP en cada datagrama que se envía. En el lado de recepción, cuando llega cada uno de los datagramas, la aplicación RTP compara el timestamp. Si los tiempos entre las llegadas de los datagramas son iguales que cuando fueron enviados, no hay ninguna variación. Sin embargo, podría haber variaciones en los tiempos de llegada de éstos, dependiendo de las condiciones de la red, y el lado de recepción puede calcular fácilmente esta variación (jitter). - Dirección Fuente Los programas en el lado de recepción distinguen entre los flujos entrantes simultáneos. La acumulación de cabeceras puede agregar información sin utilidad, que dependerá del tamaño de los datos de carga útil. Por ejemplo, un tamaño típico de carga útil al usar el codee G.729 es 20 octetos, lo que significa que los trozos de 20 bytes en las salidas del codee de VoIP se fijarán a la velocidad predeterminada de ese codee (8 kbit/s). Usando RTP, los dos tercios del datagrama son información de cabecera, porque la cabecera total está formada por las cabeceras: RTP (12 bytes) + UDP (8 bytes) + IP (20 bytes) = 40 bytes El consumo real de ancho de banda en las llamadas de VoIP es mayor de lo que a primera vista parece. El codee G.729, por ejemplo, tiene un índice de la carga útil de datos de 8 kbit/s, pero en realidad el ancho de banda usado es algo mayor. Algunos teléfonos IP permiten fijar un "retardo entre paquetes" o una longitud de información de voz del paquete," es decir, la velocidad de entrega de datagramas en la red.

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Por ejemplo, a 64 kbit/s, un datagrama de voz de 20 ms implica que el lado emisor cree un datagrama de 160 bytes de carga útil cada 20 ms. La siguiente ecuación relaciona la velocidad del codee, el retardo entre los datagramas de voz y el tamaño de la carga útil del datagrama: Velocidad del codecs (en bitls) x retardo en datagrama (ms) Tamaño de carga útil (en Bytes) =-------------------------------------------------------------------------------------------- 8 (bits1byte) x 1.000 (msls) Aplicando esta fórmula a los valores vistos anteriormente tenemos: Tamaño de carga útil: 160 bytes = (64.000 x 20)/8.000 - El Protocolo de control RTCP El protocolo RTCP (Real~Time Control Protocol) permite completar a RTP, facilitando la comunicación entre extremos para intercambiar datos y monitorizar de esta forma la calidad de servicio y obtener información acerca de los participantes en la sesión. RTCP se fundamenta en la transmisión periódica de paquetes de control a todos los participantes en la sesión usando el mismo mecanismo de RTI? de distribución de paquetes de datos. El protocolo UDI? dispone de distintas puertas (UDP Port) como mecanismo de identificación de protocolos. La función primordial de RTCP es la de proveer una realimentación de la calidad de servicio. Se relaciona con el control de congestión y flujo de datos. El RTCP involuera varios tipos de mensajes, por ejemplo: • Send report para emisión y recepción de estadísticas (en tiempo aleatorio) desde emisores activos. • Receiver Report para la recepción de estadísticas desde emisores no activos. • Source Description para un identificador de nivel de transporte denominado CNAME (Canonical Name). • Bye para indicar el final de la participación en la conexión. • Application para aplicaciones específicas. El mensaje Send Report, uno de los más interesantes, dispone de 3 secciones bien diferenciadas: - Los primeros 8 bytes se refieren a un encabezado común. - La segunda parte de 20 bytes permite la evaluación de diferentes parámetros (retardo, jitter, eficiencia de datos, etc.). - La tercera parte de 24 bytes lleva información sobre: cantidad total de paquetes RTI? perdidos y la proporción de los mismos; la cantidad de paquetes recibidos y el jitter entre paquetes; el horario del último paquete recibido y el retardo de transmisión del mismo. 6. Servidores de telefonía IP y PBX Muchos de los intercambios de datos en una red están basados en el concepto de servidor-cliente. El ordenador cliente realiza la petición de servicios al ordenador servidor, en el que se resuelven éstos y se devuelven los resultados. El añadir voz a las redes IP proporciona la utilización de otro tipo de servidores diseñados para la realización de los servicios de la voz de innovadoras maneras. Una PBX-1P sirve generalmente como el servidor usado en la telefonía IR En las redes tradicionales RTC/RDSI, la PBX proporciona todas las funciones y servicios de voz, es decir, las características que se necesitan pero, generalmente, en "modo propietario".

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Con la VoIP, una PBX-IP puede construirse sobre una plataforma de PC que funciona con un sistema operativo que puede ser Microsoft Windows, Limix o Sun Solaris. Mientras que las PBX tradicionales de RTC/RDSI ofrecen múltiples servicios desarrollados durante décadas, tales como la transferencia y el desvío de llamada, las P13X-1P están proporcionando rápidamente los mismos e, incluso, superiores servicios. Con la telefonía de IP aparecen nuevos conceptos, que junto a los servidores se agrupan y juntos ofrecen ampliaciones seguras. Los servidores agrupados se pueden manejar como un solo servidor. Entre los nuevos conceptos aparece el de "Gatekeeper", que es otro tipo de servidor. El Gatekeeper es un dispositivo que proporciona funciones de autenticación, registro y conversión de las direcciones IP a direcciones telefónicas. El protocolo que utilizan los Gatekeepers es el H.323 para proporcionar características de control en la admisión y otras funciones para el manejo de los servicios multimedia.

Figura 12. Red IP y los componentes típicos de VoIP

6.1. Gatekeeper (GK) Realiza el control para el procesamiento de la llamada en el protocolo H.323. Es un software que puede funcionar, por ejemplo, sobre Windows, Linux u otro sistema operativo. Pueden existir varios GK por razones de redundancia y compartir la carga en la red. El principal parámetro del GK es la cantidad de llamadas cursadas en las horas pico. Dicho parámetro se conoce como BHCA (Busy Hour Call Attempts). Las funciones del GK son: • Traslación de direcciones desde una dirección "alias" del terminal hacia una dirección de capa 3/4 (socket). • Control de admisión para autorizar el acceso a la red mediante mensajes ARQ/ACF/ARJ (protocolo RAS). • Control de ancho de banda mediante mensajes BRQ/BRJ/BCF (protocolo RAS). • Señalización de control de llamada para autorización o rechazo de llamadas. • Servicios de directorio. • Servicio de asignación/reserva de ancho de banda, etc. El soporte de H.323 permite el uso de ordenadores multimedia con altavoces y micrófono, o un nuevo tipo de teléfono digital de IP con cable, o un teléfono IP inalámbrico en lugar de un tradicional teléfono analógico. - MGC o Softswitch

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El MGC (Media Gateway Controller) es un software que contiene en su interior al GK (es el control de procesamiento con la red pública RTC). Realiza las siguientes funciones: • Control de llamada (asimilable al punto de conmutación en las P13X). • Identificación del tráfico H.323 y aplicación de las políticas apropiadas. • Limitación del tráfico H.323 sobre las LAN y WAN. • Entrega archivos CDR (Call Detail Records) para la facturación (Billing). • Realiza la interfaz con las redes inteligentes (IN). • Inserta calidad de servicio e implementa políticas de seguridad. Los MGC pueden colocarse en configuración Jailover para la protección ante fallos. Los GW son controlados por el MGC mediante el protocolo MGCP (Media Gateway Control Protocol). Como protocolo de señalización hacia la RTC se utiliza ISUP/TCAP del SS7, o el MFC-R2 para centrales que no disponen de esta facilidad de señalización. En las redes de Telefonía IP públicas, el GK se encuentra integrado en el MGC. También se dispone de servidores para RADIUS (para gestión de seguridad), para LDAP (servicio de directorio y memoria) y para AAA (funciones de autenticación, autorización y cobro). Las funciones del XIGC pueden ser realizadas mediante dos técnicas distintas. La primera toma del mundo de la telefonía pública convencional las partes que pueden ser utilizadas (procesador central, memoria, cómputo de tráfico, etc.) y eliminan aquellas que no corresponden (red de conmutación de circuitos). En la segunda, se trata de un software absolutamente nuevo (conocido como Softswitch) que corre sobre una plataforma genérica (por ejemplo, Limix). De acuerdo con la nomenclatura de la norma H.323 el controlador de llamada es el Gatekeeper; sin embargo, se ha popularizado también la denominación MGC para una mayor extensión de funciones. Softswitch es un término genérico para cualquier software pensado para actuar de pasarela entre la red telefónica y algún protocolo de VoIP, separando las funciones de control de una llamada del Media Gateway. 6.2. Gateways y routers en VoIP Otros de los conceptos que aparecen en VoIP son gateways y routers. - Gateway (GW) Proporciona la conectividad entre el mundo IP y el de telefonía convencional. Realizan la emulación de interfaz FXO/FXS (Foreign Exchange OfficelStation), lo que permite adaptar una PBX a la VoIR Se conecta a la PBX convencional por un lado y a la red de transporte IP por el otro, lo que permite conectar un usuario convencional a la red de Telefonía IP pública. Permite la traslación de direcciones desde IP a la UIT E. 164 de la red telefónica convencional. Es decir, actúa de interfaz desde la red IP (dirección de 4 bytes) hacia la RTC (dirección de 16 dígitos decimales)., Los GW-El se encuentran entre la red IP y la RTC para interconectar distintos proveedores de telefonía mediante técnicas de transporte diversas. Entre las funciones del GW se encuentran: la conversión de codificación vocal; la supresión de silencios y señalización DTMF; la supresión de eco; generar las conexiones RTP; etc. La funcionalidad de gateway permite la "transcodificación" (conversión / compresión / descompresión) de flujos H.323 (paquetes VoIP) que vienen de red IP a otras redes con distintos protocolos. - Routers Los routers son dispositivos de conexión en la red IP que encaminan los datagramas basándose en las direcciones de red que llevan éstos en las cabeceras, operando con protocolos IR Por el examen de las cabeceras del paquete IP, se mueven los datagramas de voz RTP en gateways y routers a través de una red IP, los routers IP toman las decisiones necesarias para mover los paquetes de un router a otro router (salto), a lo largo de la trayectoria hasta llegar al destino. Los gateways proporcionan en VoIP la conexión entre la red de VoIP y la tradicional RTC/RDSI. Estos dispositivos, por lo tanto, desempeñan un papel predominante en la trayectoria de la migración hacia VoIR Al existir poco equipamiento VoIP puro hoy en día, es

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necesario conectar con las redes RTC/RDSI para poder establecer las conexiones con los usuarios de esa red. Los gateways de VoIP también proporcionan la conversión entre distintos codecs. Si en redes RTURDS1 se utiliza un codec G.711 y en la red de VoIP se puede utilizar un codec G.729, las informaciones de voz deben ser convertidas a G.711 antes de ser transferidas a la red telefónica convencional. En ambientes corporativos, los gateways VoIP pueden conectarse con PBX tradicionales, para proporcionar una evolución, y permitir los avances efectuados de VOIP.

Figura 13. Modo de conexión de una Red Corporativa por red IP y RTC (PSTN).

La red privada IP es conocida como Intranet. Otros tipos de servidores de la telefonía IP proporcionan nuevos e interesantes servicios: la posibilidad de mensajería unificada, la convergencia del correo de voz y del correo electrónico (e-mail). 7. Teléfonos y softphones IP Pueden encontrarse clientes que desean utilizar sus teléfonos convencionales y aquellos que cambian hacia una telefonía IP integrada con su LAN. Cuando un cliente desea instalar un servicio integrado de telefonía y datos, la red LAN es donde se conectan los terminales, los elementos de interconexión al exterior (router, proxy o gateway) y el gatekeeper local. También es posible ofrecer el servicio de telefonía IP sin necesidad de una LAN, por ejemplo, mediante líneas analógicas que se conectan a la PBX del usuario. En el caso de utilizar la LAN, los terminales se comunican en forma bidireccional en tiempo real. Se utiliza un software específico en los PC (Softhone IP) o teléfonos dedicados. De esta manera, el sistema de cableado estructurado (UTP o STP) se aprovecha tanto para los teléfonos como para los PC. En el caso de utilizar la PBX existente, se requiere instalar un Gateway de usuario, que puede ser del tipo FXO/FXS o El. Para trabajar con VoIP las informaciones de audio analógicas se han de convertir a datagramas digitales. Conocemos que ese trabajo lo hacen los codees, pero ¿dónde se localizan los codees? Si se utilizan teléfonos analógicos, los codees están situados en la PBX IR Las llamadas se convierten a digital antes de ser enviadas sobre la red IR Como alternativa, los codees se pueden situar en los propios teléfonos. Este nuevo teléfono digital se llama "teléfono IP". La conexión de estos teléfonos se realiza por una conexión a la LAN de Ethernet con su conector típico RJ 45. El teléfono IP realiza las conexiones de datos a un servidor de la telefonía IP (gatekeeper), que hace el proceso del establecimiento de la llamada. Todos los fabricantes clásicos de telefonía o de datos tienen los nuevos teléfonos IP en sus catálogos. Para realizar llamadas de YoIP existe otra opción. Con sólo conectar unos auriculares y un micrófono a la tarjeta de audio del ordenador, el PC puede cumplir el papel de teléfono IP (softphone). El software funciona sobre la CPU del PC, que hace de codec de procesamiento y que tiene su conexión a la LAN. Al igual que los teléfonos IP, el PC realiza llamadas a un servidor de la telefonía IP (gatekeeper) para hacer el proceso de establecimiento de llamada. Microsoft cumple los requisitos de un softplione IP con su aplicación NetMeeting, al igual que VCOM Meeting Point Conferencing Client. 8. Calidad de servicio (QoS) Los diversos usos en la red tienen diferentes requisitos que exigen unos servicios de red más apropiados. Un

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tráfico creciente de la red requiere un ancho de banda creciente. Para cursar VoIP en una red de datos compartida, debemos implantar mecanismos de priorización de los paquetes de voz sobre los de datos, lo que se denomina calidad de servicio (QoS). Al igual que existen factores que repercuten en los retardos en la red, existen también factores que intervienen en la calidad de la voz, que son los siguientes: • Codificadores. • Ancho de banda. • Pérdida de paquetes. • Retardos (lateney). • Variaciones en los retardos (jitter). No sólo por incrementar el ancho de banda de la red se solucionan todos los problemas, pues algunas aplicaciones críticas requieren la gestión, clasificación y la priorización inteligente en los usos del ancho de banda y de los recursos suficientes de la red. Algunas aplicaciones como las transferencias de archivos mueven datos en avalancha, que tienden a consumir todo el ancho de banda disponible, esto es nocivo para las aplicaciones de tráfico de voz y vídeo. La mayoría de las aplicaciones son de prioridad baja y de un consumo bajo del ancho de banda, con alta tolerancia a los retardos, pero otras aplicaciones tienen unos requisitos estrictos. La tabla de la Figura 14 describe los requisitos para alguna de las aplicacio-

Figura 14. Tabla de requisitos para la aplicación de distintos servicios.

La pérdida de paquetes afecta a las comunicaciones de telefonía sobre IP, porque la retransmisión de paquetes reduce la eficacia total de la red y, por lo tanto, la cantidad de ancho de banda disponible para las aplicaciones. El impacto de la pérdida de los paquetes se diferencia de una aplicación a otra. Para garantizar un buen servicio de telefonía IP, la pérdida de paquetes no debería exceder del 1-2%. 8.1. Calidad de servicio en la nube IP Dos son los mitos que involucran a la telefonía IR Uno se refiere a la baja calidad de Internet. Se confunden las prestaciones de los accesos conmutados (dial-up) con el uso de canales de transporte punto-a-punto con calidad contratada. Otro se refiere al medio de transportar los paquetes IP. Aquí se menciona que sólo ATM está en condiciones de garantizar la calidad de servicio. Nuevamente se ignora la serie de herramientas que posee una red IP y Gigabít-Ethemet para garantizar un cierto nivel de calidad de servicio. Los problemas que son evidentes en una red de VoIP, son la latencia, el jitter y el eco. En la telefonía IP estos problemas se resuelven mediante diversas técnicas, corno veremos a continuación. - Latencia Se define así al gap en la conversación debido a los retardos acumulados. El primer retardo es en la matriz del switch (el retardo producido por el proceso storeand-forward) y luego el retardo de procesamiento (por ejemplo, cambio de encabezado de paquetes). A esto se suman los retardos propios del proceso de compresión vocal (insignificante en codificación G.711 y más elevado en aplicaciones con G.729). Los retardos en la red pueden ser reducidos mediante el protocolo de reserva RSVP. El retardo debido a la compresión vocal se puede eliminar usando la velocidad de 64 kbit/s sin compresión (G.71 l). Este último aspecto es muy interesante. Inicialmente la VoIP se desarrolló para reducir costes con menor velocidad y usando

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la infraestructura de Internet. Actualmente, con el modelo de una red IP de alta velocidad, la compresión vocal no es obligatoria en una red local. En este caso, la telefonía IP se desarrolla para brindar una red de servicios integrados soportada en protocolo IP, sin límites en el ancho de banda. Cuando se trabaja con señales en Internet, en cambio, el ancho de banda es lirnitado y por ello se requiere compresión vocal. Por ejemplo, el tamaño de un paquete RTP incluye 66 bytes de encabezado (26 de MAC, 20 de IP, 8 de UDP y 12 de RTP) y 71 de carga útil. El overhead puede ser comprimido. La información vocal puede ser reducida. Por ejemplo: para G.723 trabajando a 6,3 kbit/s (trama de 30 ms) sin supresión de silencios se requieren 11 paquetes/s y 71 Bytes/paquete. Si integramos la supresión de silencios (técnica VAD), esta velocidad se reducirá sustancialmente. - Jitter Es el efecto por el cual el retardo entre paquetes no es constante. Se trata de una latencia variable producida por la congestión de tráfico en el backbone de red, por distinto tiempo de tránsito de paquetes debido a utilizarse redes connectionless, etc. Se puede utilizar un búffer para distribuir los paquetes y reducir el jitter, pero esto introduce un retardo adicional. Lo correcto es incrementar el ancho de banda del enlace; solución posible en un backbone pero de menor posibilidad en los enlaces WAN. Otra posibilidad es la formación de colas para dar prioridad al tráfico de telefonía sobre los de datos. - Eco Las características anteriores (latencia y jitter) pueden producir eco sobre la señal telefónica, lo cual hace necesario el uso de canceladores de eco (UIT G. 168). Se tienen 2 tipos de eco. Uno tiene alto nivel y poco retardo y se produ ce en el circuito híbrido de 2 a 4 hilos local; mientras que otro es de ba o nivel y j gran retardo y se produce en el circuito separador híbrido remoto. El cancelador de eco se construye mediante la técnica de ecualización transversal autoadaptativa, que consiste en usar una parte de la señal de transmisión para cancelar el eco producido por la desadaptación de impedancias en el circuito híbrido que convierte de 4 a 2 hilos. - Throughput Es la capacidad de un enlace de transportar información útil. Representa a la cantidad de información útil que puede transmitirse por unidad de tiempo (bit/s). No tiene relación directa con el retardo (por ejemplo, se puede tener un enlace de alto throughput y alto retardo o viceversa, como sería por ejemplo un enlace satelital de 8 Mbit/s y 500 ms de retardo). - Packet Loss Es la tasa de pérdida de paquetes. Representa el porcentaje de paquetes transmitidos que se descartan en la red. Estos descartes pueden ser producto de una alta tasa de error en alguno de los medios de enlace o por sobrepasarse la capacidad de un búffer de una interfaz en momentos de congestión. Los paquetes perdidos son retransmitidos en aplicaciones que no son de tiempo real; en cambio, para telefonía, no pueden ser recuperados y se produce una distorsión vocal, que puede hacer que se pierdan ciertas palabras. El retardo afecta al comportamiento de aplicaciones interactivas (por ejemplo, Telnet). El throughput afecta al rendimiento de aplicaciones que mueven grandes volúmenes de información (por ejemplo, e-mail y FTP). La pérdida de paquetes afecta a ambos tipos de aplicaciones. El jitter afecta a aplicaciones de tiempo real como la voz y el vídeo por IP. 8.2. Clasificación del tráfico La calidad del servicio (QoS) proporciona un nivel de servicio apropiado para cada una de las aplicaciones que se van a dar a través de la red, ya que no todas ellas presentan los mismos niveles de exigencia. Para su clasificación, el tráfico que circula por red necesita ser separado. Por ejemplo, algunas aplicaciones de red se identifican fácilmente porque utilizan un número de puerto único IP, por el contrario, otras aplicaciones con puertos dinámicos son difícilmente identificables solamente por el número de puerto. Hay muchas maneras de clasificar el tráfico en la red y las más comunes son:

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• Protocolo (por ejemplo, TCP, UDP, RTP, ICMP). • Ajustes de la cabecera IP, como el byte DiffServ/ToS. • Señalización RSVP, • Números de puerto y direcciones. • Información de cabecera RTP. • Contenido de datos (por ejemplo, URL). • Patrones de velocidad y del flujo de datos. • Tamaño de búffer. • Etiquetas de encaminamiento. • Firma de aplicaciones. La clasificación se hace usando alguna característica implícita, presente dentro el paquete IP, como es su protocolo, dirección de destino o el número de puerto y, en otros casos, la clasificación se hace explícitamente. La clasificación del tráfico se puede hacer en los extremos de la red, en el centro de la red o por las aplicaciones de la red. • Los dispositivos que clasifican tráfico en el extremo de la red son los más comunes actualmente. Los dispositivos en los extremos, tales como recortadores de tráfico, los gestores de ancho de banda, o los cortafuegos (fl'rewall), proporcionan puntos centrales de administración. Se puede asegurar que los dispositivos de los extremos y la aplicación fijan una constante de las reglas de tráfico en los lugares por donde pasa la mayoría del tráfico. El trabajo de clasificación se hace del mejor modo posible cuando el tráfico pasa a través de éstos, cuidando de que en estos lugares puedan formarse embotellamientos, creándose problemas de funcionamiento. • La clasificación del tráfico en el centro de la red es también algo común, pero los dispositivos generalmente tienen menos conocimiento sobre el tráfico. Los routers, por ejemplo, pueden clasificar tráfico de acuerdo con la velocidad de flujo por conexión, condiciones de puesta en cola y tamaños del paquete, bien sea por el contenido o por la dirección. • Para la clasificación del tráfico, los usuarios finales y las mismas aplicaciones son difícilmente fiables. Se da como una opción, pero la mayoría de los usuarios quisieran que su tráfico recibiera una prioridad en su gestión. Las aplicaciones clasifican generalmente su propio tráfico solamente cuando éstas conocen cómo hacer los ajustes correctos. Las aplicaciones de VoIP hacen a menudo su propia clasificación, por ejemplo, softphones y gateways VoIP son generalmente buenos para el tráfico VoIP de establecimiento de llamada y de conversación. 8.3. Gestión del tráfico Una vez que el tráfico ha sido identificado y clasificado, se necesita también determinar lo que se va a hacer con él. Cualquier decisión tendrá efectos secundarios, el rechazo de paquetes o el añadir retardos retrasa al tráfico no prioritario. Para cada clase de tráfico se han de tomar decisiones en la configuración de cómo se ha de gestionar cada salto por la red. ¿Se debería dar al tráfico alta o baja prioridad? ¿Se conseguirá garantizar al tráfico en un ancho de banda? En caso de congestión, ¿debe el tráfico rechazarse? Y, ¿cuándo se solicite una ruta garantizada a través de la red? Para el tráfico de habla VoIP, desde el punto de vista de los retardos, no se desea que los datagramas se pongan en cola, al igual que tampoco se desean negociaciones de tráfico en la red. Los cambios de configuración que permiten la gestión apropiada para cada clase de tráfico se hacen en los dispositivos extremos y en el centro de la red. Sin embar go, los resultados de los cambios de configuración repercuten en las facilidades del usuario final. Esta amplia separación entre la causa (cambios de configuración) y el efecto (comportamiento extremo a extremo) es uno de los retos de crear un QoS con ¿xito. 9. Tipos de arquitectura comunes 6.9.1. Arquitectura de PBX capacitada para IP

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En este tipo de arquitectura se requieren muy pocos cambios en la PBX, tan sólo hay que añadir las tarjetas de la línea IP, que proporcionan la funcionalidad de pasarela. Este tipo de arquitectura basado en la instalación de una pasarela VoIP en la parte de la LAN permite evolucionar, manteniendo las inversiones en las plataformas PBX convencionales con sus características de estabilidad y fiabilidad.

Figura 6.15. Arquitectura de PBX capacitada para R

La PBX sigue tratando el procesamiento de llamadas, mientras que la funcionalidad de aprovisionamiento de línea se descarga a la red IP. Una tarjeta de pasarela en la PBX comprime la voz y la hace un paquete para su transmisión sobre red IP. 9.2. Arquitectura sólo IP En este tipo de arquitectura se utiliza el protocolo IP en la LAN con pasarelas en los extremos para soportar tráfico tradicional de conmutación de circuitos. En contraste, los sistemas PBX IP reemplazan la parte hardware de conmutación central de la PBX convencional por la propia red IP, pasando el procesamiento de las llamadas a un servidor abierto, generalmente Windows NT. El procesamiento de llamadas y las funciones PBX, como conmutación de llamadas, aplicaciones y enru-tamiento, pueden ser distribuidas a través de diferentes plataformas. Los más fieles defensores del modelo PBX convencional cuestionan la fiabilidad de las infraestructuras de datos, pero reconocen que las redes Ethernet configuradas apropiadamente con conmutadores avanzados se están acercando a tener la misma fiabilidad típica de las redes de voz.

Figura 16. Tabla de requisitos para la aplicación de distintos servicios.

10. Consideraciones para la implantación de VoIP 10.1. En la red Existen unas reglas generales que hay que considerar al diseñar una red para IP, capaz de manejar voz y datos. La mayoría de las redes de IP contienen tres componentes: • La red troneal (Network Backbone) o arteria principal o enlace entre las regiones geográficas diferentes, nacionales o internacionales. • La capa de distribución (Distribution Layer) para la interconexión de los diversos emplazamientos o subredes

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en un área geográfica limitada. • La capa del acceso (Access Layer) que se limita generalmente a los puertos en los que se conectan los servidores y los dispositivos de LAN que forman las subredes en un solo lugar. Las empresas pequeñas y medias con pocas localizaciones y con un número relativamente pequeño de usuarios por localización (20-50) pueden combinar los tres componentes en un dispositivo de la red, que generalmente es un router/switch o Switch combinando múltiples accesos WAN.

Figura 17. Red multiservicio con IP-Gateways.

Para una red Ethemet de 10 Mbit/s, que utiliza CSMA/CD (Carrier Sense Multiple AccessICollision Detect), las colisiones excesivas comienzan a producirse cuando se utilizan aproximadamente 3-4 Mbit/s de la anchura de banda. Esto conduce a producir retardos en la transmisión e incluso produce pérdidas de paquetes. Lo mismo se aplica a redes de Ethemet de (100 Mbit/s); aquí en realidad son 40 Mbit/s de los 100 Mbit/s, que pueden ser utilizados realmente sin problemas. En el mundo de la empresa, las redes para VoIP deben funcionar como redes conmutadas. Tal disposición ayuda a reservar siempre la anchura de banda necesaria. Esto es especialmente aplicable para los puntos en la red de acceso compartido, donde se interconectan gateways, gatekeepers, routers y servidores. 10.2. Segmentación Los problemas de un acceso compartido pueden ser resueltos rápidamente usando una técnica llamada de "segmentación". Esto implica fraccionar los segmentos de Ethernet en trozos más pequeños. En el caso extremo, usando un switch de Ethemet, o formando segmentos separados de Ethemet para cada trabajo individual. Puesto que en tal segmento de Ethernet hay solamente dos equipos, será más difícil que se produzcan colisiones. En esta situación, toda la anchura de banda estará virtualmente disponible para los equipos conectados en esa sección de red. 6.10.3. Esquemas de codificación de la voz Observando la anchura de banda usada por los codees y los protocolos, se llega a la conclusión de que la elección del codee tiene una gran importancia en la anchura de banda requerida. Alternativamente también se puede decir que si la anchura de banda disponible está limitada, sólo se podrán utilizar algunos codees. En la tabla de la Figura 6.18 se relaciona la anchura de banda total utilizando diversos codees, en función de la compresión o no de la cabecera.

Figura 18. Ancho de banda utilizado en diversos codecs en función de la compresión o no de la cabecera.

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6.10.4. Seguridad La seguridad se menciona a menudo como una de las preocupaciones más importantes en las redes de VolP. Está claro que un sistema de VoIP, especialmente cuando está integrado con Intranet e Internet, necesita una protección adicional. Por otra parte, la seguridad de VoIP debe tomarse en consideración durante la fase de diseño de la red de datos. Para asegurar la operación de los servidores deben tomarse precauciones sobre gateways, gatekeepers, routers, etc. como: • Protección contra virus, realizar pruebas regulares y actualizaciones. • Control de acceso, autorización para WWW y a los servicios de acceso remota • Bloqueo a los servicios no deseados. • Limitación de protocolos y de los accesos a los puertos. La red se puede asegurar contra la intrusión instalando cortafuegos (firewalls) entre la red pública y las partes privadas de la red, de manera que se oculta totalmente la estructura de esta red privada. 11. Ventajas para operadores y empresas Con lo visto hasta ahora, no parece descabellado asegurar que el futuro de la telefonía pasa por las redes IP y que la telefonía IP (VoIP) es una verdadera amenaza para la telefonía convencional. Entonces, ¿qué pasa con los operadores tradicionales? No les pasará nada, a no ser que no se den cuenta de que la telefonía IP no es su competidor, sino su aliado. Así pues, la mayoría de ellos ya han puesto en marcha proyectos de telefonía IP, y el que no lo haya hecho ya puede darse prisa si no quiere quedarse relegado y perder ingresos. Por el contrario existen nuevos operadores, que desde sus inicios han apostado fuerte por esta tecnología, y cuyo crecimiento está asegurado. El sistema no es ninguna novedad, de hecho lo vaticinó Isaac Asimov en su 'Receta del Tiranosaurio', cuando anunció que llegaría el día en que todos tendríamos un ancho de banda personal para cursar servicios digitales. Y es que se trata de algo tan sencillo como eso: sustituir el cable de cobre y el sistema de pago en función de la distancia y la duración de la llamada, por la conexión a Internet y la extensión masiva de la tarifa plana. Todos los estudios al respecto dan como imparable el desarrollo de la telefonía IP, y ya se hacen apuestas sobre cuándo el número de minutos de comunicaciones vocales cursadas por redes IP superará a los cursados por las redes tradicionales, algo que se disparará con la introducción de la nueva telefonía móvil de 3G, ya que UMTS se basa en una red conmutada de paquetes. Sin embargo, existen varias características que hacen de la telefonía IP un problea de complejidad elevada respecto de la YÓ1P. Algunos de ellos son los siguientes: 1. Interoperatividad. Una diferencia inicial entre Volp y telefonía IP es la interoperatividad con las redes telefónicas actuales. 2. Calidad de Servicio Garantizada. Mientras con VoIP se piensa en el ámbito de interconexión mediante Internet (sin calidad de servicio asegurada); en telefonía IP se piensa en un backbone de alta velocidad sin-bloqueo para garantizar la calidad de servicio mediante herramientas de Quality of Service (en redes ATM) o mediante Best effort (en redes Gigabit Ethernet). En telefonía IP se aplica el concepto de carrier-grade. Este concepto puede incluir varios aspectos: - Redundancia de equipamiento para lograr disponibilidad elevada (por ejemplo, 99,99%). - Calidad vocal garantizada (bajos indicadores de errores, de retardo, de jitter y de eco, etc.). - Servicios de Valor Añadido. Se requiere la disponibilidad de servicios de valor añadido, similares a los ofrecidos en la red RTC mediante la señalización SS7, conocidos como de red inteligente (Intelligent Network). Si tenemos en cuenta que la mayor parte de las empresas utilizan intensamente las comunicaciones de voz, los

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gastos telefónicos representan una parte fundamental en sus costes. Está claro que cualquier sistema que permita un ahorro en estos costes, sin la pérdida de calidad del sonido, promete muchas ventajas sobre la RTC/RDS1 tradicional, lo que hace que VoIP sea una tecnología con futuro. En los Estados Unidos, donde las tarifas telefónicas son más baratas que en Europa, las empresas que utilizan telefonía IP pueden reducir su factura hasta en un 50%. 12. Analizadores de protocolos de red Los ahorros de costes son más fáciles de cuantificar en la aplicación de nuevos servicios, como mensajería unificada, centros de llamada (Call Centres) basados en Web y mejoras en la gestión de atención al cliente. Desde un punto de vista de mantenimiento, la VoIP mejora considerablemente la posibilidad de gestión y de ampliaciones de red, ya que las ampliaciones y modificaciones se implementan de forma fácil y rápida. En conclusión, la VoIP se perfila como una de las tecnologías más prometedoras del momento. Probablemente el elevado coste que supondrá garantizar la calidad del servicio retrasará su implantación definitiva por los operadores públicos (telefonía IP), pero en cuanto las diferencias políticas se eliminen y se implante lPv6 y la 3G de Comunicaciones Móviles, la telefonía tal y como la conocemos sufrirá un cambio radical. Los analizadores de protocolo son dispositivos que colaboran en la tarea de monitorizar el comportamiento de las redes, de modo que su rendimiento no se vea afectado por fallos o anomalías en los equipos que a ella están conectados. El analizador de protocolo permite examinar en el interior de las redes y saber qué está pasando en cada momento en el ámbito de los conceptos de tráfico y congestión, que son los mayores provocadores de los problemas en la red, y que sin el equipo adecuado son muy difíciles de detectar. Son numerosos los tipos de analizadores, siendo la inmensa mayoría aplicaciones software que corren en diversas plataformas de ordenadores fijados para esta misión por los administradores o técnicos de red. Los analizadores de red son también conocidos con el nombre de "sniffers".. 12.1. Funciones Entre las funciones principales que cumplen la mayoría de los analizadores tene- - Supervisión De los paquetes en la red. - Accesos a la Web. VoIP y Telefonía sobre IP - Transferencias de paquetes. - Tráfico de la red y supervisión. - Filtros. Análisis - Descifrado del paquete y análisis del protocolo. - Accesos a la Web. - Transferencias de paquetes. - Simulación de protocolos. Estadísticas - De tráfico y velocidad de la red. 12.2. Tipos de analizadores Como ejemplo de analizadores que funcionan en "Modo Gráfico" podemos tener: Ethereal, Commview, LínkFerret, etc.

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Figura 19. Captura de la pantalla del analizador software Commview.

Ventajas: - Proporcionan una interfaz gráfica. - Generan gráficos estadísticos. - Se pueden construir filtros en modo gráfico. - Según el fabricante, algunos poseen un cierto nivel de inteligencia en la localización de problemas comun Inconvenientes: - Consumo de recursos. - Baja capacidad de automatización. Como ejemplo de analizadores que funcionan en "Modo Carácter" podemos tener: Tépdump, Téptrace, Windump, Ngrep, Argus, etc. • Ventajas: - Filtros de sintaxis muy potentes y estandarizados. - Numerosas utilidades capaces de procesar las capturas. - Fácil integración con aplicaciones a medida. • Inconvenientes: - Se necesita hacer uso de herramientas específicas para la creación de gráficos estadísticos. - Es necesario conocer la sintaxis de filtrado. - Interfaz menos amigable. Otros analizadores pueden ser: Domino LAN, puede descifrar todos los protocolos y monitorizar el tráfico de la red en Ethernet y Tóken Ring. LANdecoder32, diseñado para Windows95 y WindowsNT 4.0, el software puede operar en redes de distinta topología. SONDA, para equipos portátiles, aporta una solución completa a las redes de área extensa (WAN). WedTrends con variantes para firewalls, informes de administración y monitorización. Acterna PVA-1000, Artiza, etc.

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Figura 20. Analizador por Artiza para VoIP, que contempla los protocolos (H.323, MEGACO (H.248), MGCP y SIP, entre otros.

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