VOIP Resumen Hasta hoy en da ha habido una divisin clara entre dos tipos de redes: -Redes de voz, basadas en conmutacin de circuitos, por lo que se ocupa un circuito y el enrutamiento durante una comunicacin se realiza siempre por el mismo camino. Ej: Red Telefnica convencional

-Redes de datos, basadas en conmutacin de paquetes, la informacin se discretiza en paquetes y cada paquete puede viajar por caminos diferentes. Ej: Internet Para poder mandar la informacin por las redes de datos tipo Internet basadas en conmutacin de paquetes es necesario adoptar unos protocolos que permitan transmitir y recuperar la informacin.

El problema con la tecnologa de conmutacin de circuitos es que requiere una significativa cantidad de ancho de banda o bandwidth para cada llamada y el circuito no es empleado eficientemente ya que emplea un canal durante toda la duracin de la llamada pero la mayora de las conversaciones telefnicas estn hechas de silencio Las redes de datos, por el contrario, slo transmiten informacin cuando es necesario, aprovechando al mximo el ancho de banda y en la cual el retardo, la alteracin del orden de llegada o la prdida de paquetes no son un inconveniente, ya que en el sistema final se tiene una serie de procedimientos de recuperacin de la informacin original; pero para la voz y el video estos factores son altamente influyentes, por lo tanto se requieren redes y protocolos que ofrezcan un alto grado de QoS (calidad de servicio). Voz sobre IP (VoIP) define los sistemas de enrutamiento y los protocolos necesarios para la transmisin de conversaciones de voz a travs de Internet, la cual es una red de conmutacin de paquetes basado en el protocolo TCP/IP para el envo de informacin. Actualmente existen, principalmente, dos arquitecturas de VoIP para la transmisin de voz por Internet que se utilizan de forma abundante:

SIP (Session Initiation Protocol) SIP son las siglas en ingls del Protocolo para Inicio de Sesin, siendo un estndar desarrollado por el IETF, identificado como RFC 3261, 2002. SIP es un protocolo de

sealizacin para establecer las llamadas y conferencias en redes IP. El inicio de la sesin, cambio o trmino de la misma, son independientes del tipo de medio o aplicacin que se estar usando en la llamada; una sesin puede incluir varios tipos de datos, incluyendo audio, video y muchos otros formatos

H.323 H.323 fue el primer estndar internacional de comunicaciones multimedia, que facilitaba la convergencia de voz, video y datos. Fue inicialmente construido para las redes basadas en conmutacin de paquetes, en las cuales encontr su fortaleza al integrarse con las redes IP, siendo un protocolo muy utilizado en VoIP.

Arquitectura SIP El protocolo SIP (Session Initiation Protocol) fue desarrollado por el grupo MMUSIC (Multimedia Session Control) del IETF, definiendo una arquitectura de sealizacin y control para VoIP. Inicialmente fue publicado en febrero del 1996 en la RFC 2543, ahora obsoleta con la publicacin de la nueva versin RFC 3261 que se public en junio del 2002. El propsito de SIP es la comunicacin entre dispositivos multimedia. SIP hace posible esta comunicacin gracias a dos protocolos que son RTP/RTCP y SDP. El protocolo RTP se usa para transportar los datos de voz en tiempo real (igual que para el protocolo H.323, mientras que el protocolo SDP se usa para la negociacin de las capacidades de los participantes, tipo de codificacin, etc.)

SIP fue diseado de acuerdo al modelo de Internet. Es un protocolo de sealizacin extremo a extremo que implica que toda la lgica es almacenada en los dispositivos finales (salvo el ruteado de los mensajes SIP). El estado de la conexin es tambin almacenado en los dispositivos finales. El precio a pagar por esta capacidad de distribucin y su gran escalabilidad es una sobrecarga en la cabecera de los mensajes producto de tener que mandar toda la informacin entre los dispositivos finales. SIP es un protocolo de sealizacin a nivel de aplicacin para establecimiento y gestin de sesiones con mltiples participantes. Se basa en mensajes de peticin y respuesta y reutiliza muchos conceptos de estndares anteriores como HTTP y SMTP.

Objetivo H.323 H.323 fue diseado con un objetivo principal: Proveer a los usuarios con teleconferencias que tienen capacidades de voz, video y datos sobre redes de conmutacin de paquetes.

Las continuas investigaciones y desarrollos de H.323 siguen con la misma finalidad y, como resultado, H.323 se convierte en el estndar ptimo para cubrir esta clase de aspectos. Adems, H.323 y la convergencia de voz, video y datos permiten a los proveedores de servicios prestar esta clase de facilidades para los usuarios de tal forma que se reducen costos mientras mejora el desempeo para el usuario. El estndar fue diseado especficamente con los siguientes objetivos:

Basarse en los estndares existentes, incluyendo H.320, RTP y Q.931 Incorporar algunas de las ventajas que las redes de conmutacin de paquetes ofrecen para transportar datos en tiempo real. Solucionar la problemtica que plantea el envo de datos en tiempo real sobre redes de conmutacin de paquetes.

Los diseadores de H.323 saben que los requisitos de la comunicacin difieren de un lugar a otro, entre usuarios y entre compaas y obviamente con el tiempo los requisitos de la comunicacin tambin cambian. Dados estos factores, los diseadores de H.323 lo definieron de tal manera que las empresas que manufacturan los equipos pueden agregar sus propias especificaciones al protocolo y pueden definir otras estructuras de estndares que permiten a los dispositivos adquirir nuevas clases de caractersticas o capacidades.

Arquitectura IAX El protocolo IAX se corresponde con Inter-Asterisk eXchange protocol. Como indica su nombre fue diseado como un protocolo de conexiones VoIP entre servidores Asterisk aunque hoy en da tambin sirve para conexiones entre clientes y servidores que soporten el protocolo.

La versin actual es IAX2 ya que la primera versin de IAX ha quedado obsoleta Es un protocolo diseado y pensado para su uso en conexiones de VoIP aunque puede soportar otro tipo de conexiones (por ejemplo video)

Los objetivos de IAX son:

-Minimizar el ancho de banda usado en las transmisiones de control y multimedia de VoIP -Evitar problemas de NAT (Network Address Translation) -Soporte para transmitir planes de marcacin

Entre las medidas para reducir el ancho de banda cabe destacar que IAX o IAX2 es un protocolo binario en lugar de ser un protocolo de texto como SIP y que hace que los mensajes usen menos ancho de banda.

Para evitar los problemas de NAT el protocolo IAX o IAX2 usa como protocolo de transporte UDP, normalmente sobre el puerto 4569,(el IAX1 usaba el puerto 5036), y tanto la informacin de sealizacin como los datos viajan conjuntamente (a diferencia de SIP) y por tanto lo hace menos proclive a problemas de NAT y le permite pasar los routers y firewalls de manera ms sencilla. TELEFONOS Softphones Entre los diferentes programas software o softphones para hablar por VoIP podemos hacer una clasificacin entre:

- Libre eleccin del proveedor: Se pueden configurar los servidores SIP proxy o gatekeepers y elegir el proveedor de VoIP que ms nos interese.

- Clientes pre configurado: Son los programas que permiten hablar con otros usuarios que tengan el mismo programa. (quien no ha odo hablar de Skype?). Pero no se puede hablar con usuarios de otros proveedores.

- Programas tipo messenger con Voz: Los programas de chat de toda la vida pero en los que actualmente puedes hablar tambin.

1. LIBRE ELECCIN DEL PROVEEDOR Nombre Web Comentarios Slo para Windows. Slo vlido para SIP. Admite codecs g711a, g711u y gsm. El telfono ideal si utilizas Windows. Gratuito. Tenemos un manual de instalacin y configuracin del 3CX Disponible en Windows,Linux y Mac. Soporta tanto H.323 como SIP. Admite codecs g711a, g711u, gsm y iLBC. Admite mltiples configuraciones. Gratuito. (Para mi el mejor por sus amplias posibilidades). Tenemos un manual de instalacin y configuracin del sjphone Valoracin

3CXPhone

3CX

SJPHONE

SoftJoys Labs

Slo en Windows. Slo vlido para SIP. Soporta 4 canales SIP Ahe NCH Swift simultaneamente. Admite codecs EXPRESS TALK Sound ad g711a, g711u y gsm. Cancelacin Software AG de eco y reduccin de ruido. Gratuito. EYEBEAM TEN) (X- CounterPath Solutions, Inc. Disponible en Windows, Mac y Pocket PC. Soporta SIP. Admite codecs G.711, iLBC, Speex, GSM, G.723.1, G.726, G.729a. Buen diseo. De pago. Disponible en linux. Clsico programa de cdigo libre que adolece de diseo pero que como siempre funciona estupendamente. Gratuito (por supuesto)

KPHONE

OpenSource

ADORE SOFTPHONE

Disponible en Windows y pocketpc. Soporta protocolo G729 Adore Softphone aparte de los protocolos habituales De pago.

2. PROGRAMAS PRECONFIGURADOS Nombre Web Comentarios Quien no conoce Skype? Debido a su gran xito es fcil encontrar a la persona que buscas en Skype. Utiliza su propia tecnologa de VoIP. Ser los ms grandes tiene sus ventajas( y sus inconvenientes) . La comunidad Gizmo se ha convertido en el principal competidor de Skype. Ofrece lo mismo que Skype y funciona bastante bien. Valoracin

SKYPE

Skype

GIZMO

Gizmo

3. Programas tipo messenger con Voz Nombre Yahoo Messenger Web Yahoo Comentarios Messenger de Yahoo con el que puedes realizar llamadas. Se dice que la calidad de sonido es bastante mejor que en otros. Un clsico de los programas de chat que sigue evolucionando. Disponible para Windows, Mac y Symbian. El ms clsico de este apartado. quien no ha se ha dejado seducir y ha chateado con el messenger? Ayuda que venga preinstalado con el Windows. (Bill haciendo de las suyas) Otra de Bill Gates pero aqu se esforz y sac algo diferente para su poca. Videoconferencias a travs de nuestra webcam. Interesante. Cualquier idea de Google merece un respeto. Son buenos y no dejarn de sorprendernos en el futuro. Tal vez esto sea el comienzo de algo. Valoracin

ICQ Phone

ICQ

Messenger

Microsoft

Netmeeting

Microsoft

Google Talk

Google

Hardphones o fabricantes de telefonos IP Existen numerosos telefonos VoIP que ofrecen capacidad para poder conectarse a un ordenador, a una centralita con capacidad para VoIP o a un HUB o SWITCH. Intentaremos ir recopilando todos los que podamos... - 3COM [ web ] - ADTECH [ web ] - AVAYA [ web ] - BEIJING IPOWER [ web ] - CISCO [ web ] - E-TECH [ web ] - INTER-TEL [ web ] - INNOVAPHONE [ web ] - IPLINK [ web ] - LENOXA [ web ] - ORTENA [ web ] - PLANET [ web ] - ORTENA [ web ] - SIPURA [ web ] - SUNCOMM [ web ] - THOMPSON [ web ] - VIDA [ web ] - VOISMART [ web ] - ZULTYS [ web ] - AZATEL [ web ] - BELCO [ web ] - CISTRIX [ web ] - GRANDSTREAM[ web ] - IAXTALK [ web ] - INTELLITOUCH [ web ] - IPCHIT-CHAT [ web ] - KGE [ web ] - MITEL [ web ] - Nortel [ web ] - PCPHONELINE [ web ] - PLEXTEL [ web ] - SIEMENS [ web ] - SNOM [ web ] - SWISSVOICE [ web ] - TIGER [ web ] - VLINES [ web ] - WELLTECH [ web ] - ZYXEL [ web ] - MOIMSTONE [ web ] - ONYX [ web ] - PERFECTONE [ web ] - POLYCOM [ web ] - SIPTRONIC [ web ] - SOYO [ web ] - SYSMASTER [ web ] - UNIDEN [ web ] - VOIPAC [ web ] - YUXIN [ web ] - GAOKE [ web ] - INTER-FONE [ web ] - INNOMEDIA [ web ] - IPDIALOG [ web ] - AASTRA [ web ] - ACT [ web ] - ATCOM [ web ] - BCM [ web ] - CHINAROBY [ web ]

QoS Quality of Service CALIDAD DE SERVICIO

Introduccin El auge de la telefona IP es algo evidente y la principal razn es el reaprovechamiento de los recursos y la disminucin en el coste de llamadas a travs de Internet. Sin embargo, si de algo adolece todava la VoIP es de la calidad de los sistemas telefnicos tradicionales. Los problemas de esta calidad son muchas veces inherentes a la utilizacin de la red (Internet y su velocidad y ancho de banda) y podrn irse solventando en el futuro. Mientras tanto, cuanto mejor conozcamos los problemas que se producen y sus posibles soluciones mayor calidad disfrutaremos. Los principales problemas en cuanto a la calidad del servicio (QoS) de una red de VoIP, son la Latencia, el Jitter la prdida de paquetes y el Eco. En VoIP estos problemas pueden ser resueltos mediante diversas tcnicas que se explican en los siguientes apartados. Los problemas de la calidad del servicio en VoIP vienen derivados de dos factores principalmente: a) Internet es un sistema basado en conmutacin de paquetes y por tanto la informacin no viaja siempre por el mismo camino. Esto produce efectos como la prdida de paquetes o el jitter. b) Las comunicaciones VoIP son en tiempo real lo que produce que efectos como el eco, la prdida de paquetes y el retardo o latencia sean muy molestos y perjudiciales y deban ser evitados. Jitter CAUSAS: El jitter es un efecto de las redes de datos no orientadas a conexin y basadas en conmutacin de paquetes. Como la informacin se discretiza en paquetes cada uno de los paquetes puede seguir una ruta distinta para llegar al destino. El jitter se define tcnicamente como la variacin en el tiempo en la llegada de los paquetes, causada por congestin de red, perdida de sincronizacin o por las diferentes rutas seguidas por los paquetes para llegar al destino. Las comunicaciones en tiempo real (como VoIP) son especialmente sensibles a este efecto. En general, es un problema frecuente en enlaces lentos o congestionados. Se espera que el aumento de mecanismos de QoS (calidad del servicio) como prioridad en las colas, reserva de ancho de banda o enlaces de mayor velocidad (100Mb Ethernet, E3/T3, SDH) puedan reducir los problemas del jitter en el futuro aunque seguir siendo un problema por bastante tiempo.

VALORES RECOMENDADOS: El jitter entre el punto inicial y final de la comunicacin debiera ser inferior a 100 ms. Si el valor es menor a 100 ms el jitter puede ser compensado de manera apropiada. En caso contrario debiera ser minimizado. POSIBLES SOLUCIONES: - La solucin ms ampliamente adoptada es la utilizacin del jitter buffer. El jitter buffer consiste bsicamente en asignar una pequea cola o almacn para ir recibiendo los paquetes y sirvindolos con un pequeo retraso. Si alguno paquete no est en el buffer (se perdi o no ha llegado todava) cuando sea necesario se descarta. Normalmente en los telefonos IP (hardware y software) se pueden modificar los buffers. Un aumento del buffer implica menos perdida de paquetes pero ms retraso. Una disminucin implica menos retardo pero ms prdida de paquetes. Latencia CAUSAS: A la latencia tambin se la llama retardo. No es un problema especfico de las redes no orientadas a conexin y por tanto de la VoIP. Es un problema general de las redes de telecomunicacin. Por ejemplo, la latencia en los enlaces va satlite es muy elevada por las distancias que debe recorrer la informacin. La latencia se define tcnicamente en VoIP como el tiempo que tarda un paquete en llegar desde la fuente al destino. Las comunicaciones en tiempo real (como VoIP) y full-dplex son sensibles a este efecto. Es el problema de "pisarnos". Al igual que el jitter, es un problema frecuente en enlaces lentos o congestionados. VALORES RECOMENDADOS: La latencia o retardo entre el punto inicial y final de la comunicacin debiera ser inferior a 150 ms. El odo humano es capaz de detectar latencias de unos 250 ms, 200 ms en el caso de personas bastante sensibles. Si se supera ese umbral la comunicacin se vuelve molesta. POSIBLES SOLUCIONES: No hay una solucin que se pueda implementar de manera sencilla. Muchas veces depende de los equipos por los que pasan los paquetes, es decir, de la red misma. Se puede intentar reservar un ancho de banda de origen a destino o sealizar los paquetes con valores de TOS para intentar que los equipos sepan que se trata de trfico en tiempo real y lo traten con mayor prioridad pero actualmente no suelen ser medidas muy eficaces ya que no disponemos del control de la red.

Si el problema de la latencia est en nuestra propia red interna podemos aumentar el ancho de banda o velocidad del enlace o priorizar esos paquetes dentro de nuestra red Eco CAUSAS: El eco se produce por un fenmeno tcnico que es la conversin de 2 a 4 hilos de los sistemas telefnicos o por un retorno de la seal que se escucha por los altavoces y se cuela de nuevo por el micrfono. El eco tambin se suele conocer como reverberacin. El eco se define como una reflexin retardada de la seal acstica original. El eco es especialmente molesto cuanto mayor es el retardo y cuanto mayor es su intensidad con lo cual se convierte en un problema en VoIP puesto que los retardos suelen ser mayores que en la red de telefona tradicional. VALORES RECOMENDADOS: El odo humano es capaz de detectar el eco cuando su retardo con la seal original es igual o superior a 10 ms. Pero otro factor importante es la intensidad del eco ya que normalmente la seal de vuelta tiene menor potencia que la original. Es tolerable que llegue a 65 ms y una atenuacin de 25 a 30 dB. POSIBLES SOLUCIONES: En este caso hay dos posibles soluciones para evitar este efecto tan molesto. - Supresores de eco - Consiste en evitar que la seal emitida sea devuelta convirtiendo por momentos la lnea full-dplex en una lnea half-duplex de tal manera que si se detecta comunicacin en un sentido se impide la comunicacin en sentido contrario. El tiempo de conmutacin de los supresores de eco es muy pequeo. Impide una comunicacin full-dplex plena. - Canceladores de eco - Es el sistema por el cual el dispositivo emisor guarda la informacin que enva en memoria y es capaz de detectar en la seal de vuelta la misma informacin (tal vez atenuada y con ruido). El dispositivo filtra esa informacin y cancela esas componentes de la voz. Requiere mayor tiempo de procesamiento. Prdida de paquetes - packet loss CAUSAS: Las comunicaciones en tiempo real estn basadas en el protocolo UDP. Este protocolo no est orientado a conexin y si se produce una prdida de paquetes no se reenvan. Adems la perdida de paquetes tambin se produce por descartes de paquetes que no llegan a tiempo al receptor.

Sin embargo la voz es bastante predictiva y si se pierden paquetes aislados se puede recomponer la voz de una manera bastante ptima. El problema es mayor cuando se producen prdidas de paquetes en rfagas. VALORES RECOMENDADOS: La perdida de paquetes mxima admitida para que no se degrade la comunicacin deber ser inferior al 1%. Pero es bastante dependiente del cdec que se utiliza. Cuanto mayor sea la compresin del codec ms pernicioso es el efecto de la prdida de paquetes. Una prdida del 1% degrada ms la comunicacin si se usa el cdec G.729 en vez del G.711. POSIBLES SOLUCIONES: Para evitar la prdida de paquetes una tcnica muy eficaz en redes con congestin o de baja velocidad es no transmitir los silencios. Gran parte de las conversaciones estn llenas de momentos de silencio. Si solo transmitimos cuando haya informacin audible liberamos bastante los enlaces y evitamos fenmenos de congestin. De todos modos este fenmeno puede estar tambin bastante relacionado con el jitter y el jitter buffer.

CodecsTabla resumen de codecs La comunicacin de voz es analgica, mientras que la red de datos es digital. El proceso de convertir ondas analgicas a informacin digital se hace con un codificador-decodificador (el CODEC). Hay muchas maneras de transformar una seal de voz analgica, todas ellas gobernadas por varios estndares. El proceso de la conversin es complejo. Es suficiente decir que la mayora de las conversiones se basan en la modulacin codificada mediante pulsos (PCM) o variaciones. Adems de la ejecucin de la conversin de analgico a digital, el CODEC comprime la secuencia de datos, y proporciona la cancelacin del eco. La compresin de la forma de onda representada puede permitir el ahorro del ancho de banda. Esto es especialmente interesante en los enlaces de poca capacidad y permite tener un mayor nmero de conexiones de VoIP simultneamente. Otra manera de ahorrar ancho de banda es el uso de la supresin del silencio, que es el proceso de no enviar los paquetes de la voz entre silencios en conversaciones humanas. A continuacin se muestra una tabla resumen con los cdec ms utilizados actualmente: - El Bit Rate indica la cantidad de informacin que se manda por segundo. - El Sampling Rate indica la frecuencia de muestreo de la seal vocal.(cada cuanto se toma una muestra de la seal analgica)

- El Frame size indica cada cuantos milisegundos se enva un paquete con la informacin sonora. - El MOS indica la calidad general del cdec (valor de 1 a 5) Para entender mejor la formacin de un codec y los parametros expresados en la tabla recomendamos leer el apartado funcionamiento de un codec donde se puede aprender cmo funciona detalladamente el codec G.711 y que significan en su caso los parametros de la tabla. MOS Sampli (Mean Bit rate Frame Observacio ng rate Opini (kb/s) size (ms) nes (kHz) on Score) Tiene dos versiones ulaw (US, Japan) y aMuestrea law 4.1 da (Europa) para muestrear la seal Obsoleta. S e ha Muestrea transforma da do en la G.726. Divide los 16 Khz en Muestrea dos bandas da cada una usando ADPCM

Nomb Estandariza Descripcin re do

G.711 ITU-T *

Pulse code modulation 64 (PCM)

8

G.721 ITU-T

Adaptive differential pulse code 32 modulation (ADPCM) 7 kHz audiocoding within 64 64 kbit/s Codificacin a 24 y 32 kbit/s para sistemas sin 24/32 manos con baja perdida de paquetes Extensin de la norma 24/40 G.721 a 24 y 40 kbit/s

8

G.722 ITU-T

16

G.722. ITU-T 1

16

20

G.723 ITU-T

8

Obsoleta Muestrea por G.726. da Es totalmente

para aplicaciones en circuitos digitales.

diferente de G.723.1.

G.723. ITU-T 1

Dual rate speech coder for multimedia communicati 5.6/6.3 ons transmitting at 5.3 and 6.3 kbit/s

8

30

Parte de H.324 video conferencin g. Codifica la seal usando linear predictive analysis-bysynthesis coding. Para el codificador de high rate 3.8utiliza 3.9 Multipulse Maximum Likelihood Quantizatio n (MP-MLQ) y para el de low-rate usa AlgebraicCodeExcited LinearPrediction (ACELP).

G.726 ITU-T

40, 32, 24, 16 kbit/s adaptive 16/24/32/ differential 8 40 pulse code modulation (ADPCM) 5-, 4-, 3- and 2-bit/sample embedded adaptive var. differential pulse code modulation

ADPCM; Muestrea reemplaza a 3.85 da G.721 y G.723.

G.727 ITU-T

ADPCM. Muestrea Relacionada da con G.726.

(ADPCM) Coding of speech at 16 kbit/s using low-delay 16 code excited linear prediction Coding of speech at 8 kbit/s using conjugatestructure 8 algebraiccode-excited linearprediction (CS-ACELP) RegularPulse Excitation LongTerm 13 Predictor (RPE-LTP) Linearpredictive codec

G.728 ITU-T

8

2.5

CELP.

3.61

G.729 ITU-T **

8

10

Bajo retardo (15 3.92 ms)

GSM ETSI 06.10

8

22.5

Usado por la tecnologa celular GSM 10 coeficientes .La voz suena un poco "robotica"

Gobierno LPC10 de USA

2.4

8

22.5

Speex

8, 16, 32

2.1524.6 30 ( NB ) (NB) 34 ( WB ) 4-44.2 (WB) 13.3 30

iLBC American Departmen t of Defense (DoD) Gobierno de USA 3GPP2

8

DoD CELP

4.8

30

EVRC

Enhanced 9.6/4.8/1. 8 Variable Rate 2

20

Se usa en redes

CODEC Interactive Multimedia Association (IMA) DVI4 uses an adaptive delta pulse 32 code modulation (ADPCM) Uncompresse d audio data 128 samples

CDMA

DVI

Variabl Muestrea e da

L16

Variabl Muestrea e da

* El codec g711 tiene dos versiones conocidas como alaw (usado en Europa) y ulaw (usado en USA y Japn). U-law se corresponde con el estandar T1 usado en Estados Unidos y A-law con el estndar E1 usado en el resto del mundo. La diferencia es el mtodo que se utiliza para muestrear la seal. La seal no se muestrea de forma lineal sino de forma logartmica. A-law tiene un mayor rango. ** existen varias versiones del codec g729 que es interesante explicar por su extendido uso G729: es el cdec original G729A o anexo A: es una simplificacin de G729 y es compatible con G729. Es menos complejo pero tiene algo menos de calidad. G729B o anexo B: Es G729 pero con supresin de silencios y no es compatible con las anteriores. G729AB: Es g729A con supresin de silencios y sera compatible solo con G729B. Aparte de esto G729 (todas las versiones) en general tienen un bit rate de 8Kbps pero existen versiones de 6.4 kbps (anexo D) y 11.4 Kbps (anexo E). Funcionamiento de un codec - G711 Como ya se ha comentado la comunicacin de voz es analgica, mientras que la red de datos es digital. La transformacin de la seal analgica a una seal digital se realiza mediante una conversin analgico-digital. Este proceso de conversin analgico digital o modulacin por impulsos codificados (PCM) se realiza mediante tres pasos: - Muestreo (sampling) - Cuantificacin (quantization) - Codificacin (codification)

En el proceso de cuantificacin como explicaremos se puede realizar una compresin de la voz utilizando diferentes esquemas: Muestreo El proceso de muestreo consiste en tomar valores instantneos de una seal analgica, a intervalos de tiempo iguales. A los valores instantneos obtenidos se les llama muestras. Este proceso se ilustra en siguiente figura:

El muestreo se efecta siempre a un ritmo uniforme, que viene dado por la frecuencia de muestreo fm o sampling rate. La condicin que debe cumplir fm viene dada por el teorema del muestreo "Si una seal contiene nicamente frecuencias inferiores a f, queda completamente determinada por muestras tomadas a una velocidad igual o superior a 2f." De acuerdo con el teorema del muestreo, las seales telefnicas de frecuencia vocal (que ocupan la Banda de 300 a - 3.400 Hz), se han de muestrear a una frecuencia igual o superior a 6.800 Hz (2 x 3.400). En la prctica, sin embargo, se suele tomar una frecuencia de muestreo o sampling rate de fm = 8.000 Hz. Es decir, se toman 8.000 muestras por segundo que corresponden a una separacin entre muestras de: T=1/8000= 0,000125 seg. = 125 s Por lo tanto, dos muestras consecutivas de una misma seal estn separadas 125 s que es el periodo de muestreo. Cuantificacin La cuantificacin es el proceso mediante el cual se asignan valores discretos, a las amplitudes de las muestras obtenidas en el proceso de muestreo. Existen varias formas de cuantificar que iremos detallando segn su complejidad. Cuantificacin uniforme Hay que utilizar un nmero finito de valores discretos para representar en forma aproximada la amplitud de las muestras. Para ello, toda la gama de amplitudes que

pueden tomar las muestras se divide en intervalos iguales y a todas las muestras cuya amplitud cae dentro de un intervalo, se les da el mismo valor. El proceso de cuantificacin introduce necesariamente un error, ya que se sustituye la amplitud real de la muestra, por un valor aproximado. A este error se le llama error de cuantificacin. El error de cuantificacin se podra reducir aumentando el nmero de intervalos de cuantificacin, pero existen limitaciones de tipo prctico que obligan a que el nmero de intervalos no sobrepase un determinado valor. Una cuantificacin de este tipo, en la que todos los intervalos tienen la misma amplitud, se llama cuantificacin uniforme. En siguiente figura se muestra el efecto de la cuantificacin para el caso de una seal analgica. El nmero de intervalos de cuantificacin se ha limitado a ocho. La seal original es la de trazo continuo, las muestras reconstruidas en el terminal distante, se representan por puntos y la seal reconstruida es la lnea de trazos. El error de cuantificacin introducido en cada muestra, da lugar a una deformacin o distorsin de la seal reconstruida que se representa por lnea de trazos y puntos.

Cuantificacin no uniforme En una cuantificacin uniforme la distorsin es la misma cualquiera que sea la amplitud de la muestra. Por lo tanto cuanto menor es la amplitud de la seal de entrada mayor es la influencia del error. La situacin se hace ya inadmisible para seales cuya amplitud analgica est cerca de la de un intervalo de cuantificacin. Para solucionar este problema existen dos soluciones:

- Aumentar los intervalos de cuantificacin - si hay ms intervalos habr menos errores pero necesitaremos ms nmeros binarios para cuantificar una muestra y por tanto acabaremos necesitando ms ancho de banda para transmitirla. - Mediante una cuantificacin no uniforme, en la cual se toma un nmero determinado de intervalos y se distribuyen de forma no uniforme aproximndolos en los niveles bajos de seal, y separndolos en los niveles altos. De esta forma, para las seales dbiles es como si se utilizase un nmero muy elevado de niveles de cuantificacin, con lo que se produce una disminucin de la distorsin. Sin embargo para las seales fuertes se tendr una situacin menos favorable que la correspondiente a una cuantificacin uniforme, pero todava suficientemente buena. Por lo tanto lo que podemos hacer es realizar una cuantificacin no uniforme mediante un codec (compresor-descompresor) y una cuantificacin uniforme segn se ve en la siguiente figura:

Ley de codificacin o compresin El proceso de cuantificacin no uniforme responde a una caracterstica determinada llamada ley de Codificacin o de compresin. Hay dos tipos de leyes de codificacin: las continuas y las de segmentos. En las primeras, los intervalos de cuantificacin son todos de amplitud distinta, creciendo ordenadamente desde valores muy pequeos, correspondientes a las seales de nivel bajo, a valores grandes, correspondientes a las seales de nivel alto En las segundas, la gama de funcionamiento se divide en un nmero determinado de grupos y dentro de cada grupo los intervalos de cuantificacin tienen la misma amplitud, siendo distinta de unos grupos a otros. Normalmente se utilizan las leyes de codificacin de segmentos.

G.711 Ley A (a-law) y ley (u-law) Actualmente, las dos leyes de compresin de segmentos ms utilizadas son la ley A (alaw) y la ley (u-law) que dan lugar al codec g.711. La ley A (a-law) se utiliza principalmente en los sistemas PCM europeos, y la ley (u-law) se utiliza en los sistemas PCM americanos. La ley A esta formada por 13 segmentos de recta (en realidad son 16 segmentos, pero como los tres segmentos centrales estn alineados, se reducen a 13). Cada uno de los 16 segmentos, est dividido en 16 intervalos iguales entre s, pero distintos de unos segmentos a otros. La formulacin matemtica de la Ley A es: y= Ax / 1+ LA --------------------- para 0 =< x =< 1/A y= 1+ L (Ax) / 1+ LA ------------- para 1/A=< x =< 1 siendo L logaritmo neperiano. El parmetro A toma el valor de 87,6 representando x e y las seales de entrada y salida al compresor. La ley se representa matemticamente como: y= L(1+x) / L (1+)-------------- para 0 =< x =< 1 donde = 255

En siguiente figura se representa grficamente la ley A (a-law):

Cuantificacin diferencial En las seales de frecuencia vocal, predominan generalmente las bajas frecuencias, por ello las amplitudes de dos muestras consecutivas difieren generalmente en una cantidad muy pequea. Aprovechando esta circunstancia, se ha ideado la cuantificacin diferencial. En la cuantificacin diferencial, en lugar de tratar cada muestra separadamente, se cuantifica y codifica la diferencia entre una muestra y la que le precede. Como el nmero de intervalos de cuantificacin necesarios para cuantificar la diferencia entre dos muestras consecutivas es lgicamente inferior al necesario para cuantificar una muestra aislada, la cuantificacin diferencial permite una reduccin sensible de la frecuencia de transmisin en lnea, ya que esta es proporcional al nmero de intervalos de cuantificacin Cuantificacin diferencial delta y ADPCM (Adaptative delta PCM) Si en un sistema DPCM vamos aumentando la frecuencia de muestreo, llega un momento en que dos muestras consecutivas tienen una amplitud tan prxima, que no se necesita ms que un solo intervalo de cuantificacin para cuantificar la diferencia. En este caso solo se necesitara un bit por muestra, y la velocidad de transmisin en lnea (bit rate) sera igual a la velocidad de muestreo. Este tipo de modulacin se conoce con el nombre de modulacin delta. La modulacin delta descrita, se denomina modulacin delta porque la magnitud de la variacin producida a la salida es fija. Existen otros tipos de modulacin delta ms sofisticados, en los cuales dicha variacin no es fija sino que depende de las variaciones de la seal de entrada. Por ejemplo ADPCM o Adaptative delta PCM se basa en ajustar la escala de cuantificacin de forma dinmica para adaptarse mejor a las diferencias pequeas o grandes. Codificacin - Decodificacin La codificacin es el proceso mediante el cual se representa una muestra cuantificada, mediante una sucesin de "1's" y "0's", es decir, mediante un nmero binario. En el punto anterior va hemos indicado que cada muestra cuantificada se representa, o codifica mediante un numero binario. Normalmente en telefona se utilizan 256 intervalos de cuantificacin para representar todas las posibles muestras (por ejemplo para G.711 tanto ley A como ley ), por tanto se necesitarn nmeros binarios de 8 bits para representar a todos los intervalos (pues 28 = 256). Otros codecs que usan ADPCM o cuantificacin delta utilizan menos intervalos y por tanto menos bits. El dispositivo que realiza la cuantificacin y la codificacin se llama codificador. La decodificacin es el proceso mediante el cual se reconstruyen las muestras, a partir

de la seal numrica procedente de lnea. Este proceso se realiza en un dispositivo denominado decodificador. Al conjunto de un codificador y de un decodificador en un mismo equipo, se le llama codec. IMPORTANTE: De esta explicacin se deduce que si queremos calcular el bit-rate de un codec necesitamos solamente multiplicar la frecuencia de muestreo (sample rate) expresada en muestras por segundo o Herzios por los bits necesarios para cuantificar cada muestra y nos da como resultados los bits por segundo (bit-rate) del codec en cuestin. De todos modos por la posibilidad de utilizar compresin en codecs complejos, el bitrate no puede deducirse siempre de esta manera.