Voz IP por satélite
Proyecto VIP-TEN
Finalizado en enero de 2001, el proyecto VIP-TEN se ha centrado en el estudio de la viabilidad de un sistema de telefonía IP a través de la red de satélites EuroSkyWay. Subvencionado por la Comisión Europea (DG XIII), dentro del programa TEN-Telecom, ha contado con la participación de Telefónica I+D y otros cinco socios de Italia y Reino Unido (Alenia Spazio, KPNQwest, Universidad de Surrey, SIRE y ValuePartners).
Las características de la transmisión por satélite permiten ofrecer servicios telefónicos de larga distancia (llamadas internacionales) a precios sustancialmente inferiores a los actuales. A esto hay que añadir la cobertura universal que proporcionan, sin necesidad de una inversión fuerte en infraestructuras. No obstante, hay que tener en cuenta que los satélites geoestacionarios (36.000 Km.) imponen un retardo de 250 milisegundos (aportando la ventaja de no tener jitter). Si se incluye la paquetización, procesado y retardo de cola, el retardo aumenta a unos 276,5 milisegundos.
La arquitectura del sistema diseñado en VIP-TEN (Validation of IP-Telephony over EuroSkyWay Network) pretendió demostrar que una red genérica de satélites –en este caso EuroSkyWay (ESW)- puede servir como transporte para aplicaciones en tiempo real, basadas en protocolos IP, ofreciendo la adecuada calidad de servicio. Dentro de dichas aplicaciones, se particularizó en la evaluación de la calidad de servicios basados en Voz IP.
RED DE SATELITES
EuroSkyWay (ESW) es una red de satélites de banda ancha con cobertura europea que estará disponible en 2003. Bajo el principio de que soporte conexiones bajo demanda, tanto punto a punto como multipunto, está siendo desarrollada por un consorcio liderado por Alenia Spazio, con apoyo de la ISA (Agencia Espacial Italiana) y la ESA (Agencia Espacial Europea). El ancho de banda puede ser adaptado en tiempo real (mediante On Board Proccessing, procesamiento en el propio satélite) y el tráfico se puede facturar en función de los datos transmitidos.
La red ESW soporta garantías de calidad similares a las de ATM, basadas en contrato de tráfico, conformado de tráfico (traffic shaping) y políticas de tráfico (traffic policing). El primero de ellos describe el flujo de tráfico, con parámetros como tasa pico (PCR), tasa sostenible (SCR), tolerancia a la variación del retardo (jitter) y máximo tamaño de ráfaga.
El conformado de tráfico permite al equipamiento de los clientes el modelado de los datos que envían, con el objetivo de cumplir estos parámetros. Alternativamente, los elementos de gestión red pueden monitorizar el tráfico para forzar el cumplimiento de los parámetros.
Por otro lado, los parámetros de calidad de la red vienen dados por la variación pico a pico del retardo de celda, máximo retardo de transferencia de celda y retardo medio de transferencia de celda.
El control dinámico del ancho de banda es llevado a cabo por la capa de interfuncionamiento. Una vez realizada la segmentación, debe tratar los distintos flujos que se multiplexan en una conexión ESW, ajustando los segmentos al tamaño reservado para carga útil en las celdas, que es de 53 bytes.
VOIP
El proyecto VIP-TEN ha estudiado la viabilidad de la VoIP sobre una red de satélites de banda ancha como la descrita, cubriendo todos los escenarios recogidos en ETSI-TIPHON: teléfono-teléfono, teléfono-PC, PC-teléfono y PC-PC. Todos ellos comparten una arquitectura común del sistema, contemplando conexiones directas por IP y acceso a través de la RTC mediante gateways de voz.
TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks) es un grupo de trabajo dentro de ETSI cuyo objetivo es dar soporte a la implantación de VoIP, asegurando su interoperatividad con la telefonía conmutada existente. En cierto modo, pretende servir de puente entre los organismos de estandarización, como ITU o IETF, y los fabricantes, acelerando el despliegue de VoIP.
El protocolo VoIP elegido en VIP-TEN fue H.323, debido a su madurez. Aunque SIP (Session Initiation Protocol) presenta una alternativa de futuro con importantes ventajas respecto a H.323, principalmente por su sencillez, se encuentra muy por detrás en cuanto a implementaciones ya disponibles. No obstante, a medida que avanzaba el proyecto, los fabricantes comenzaron a ofrecer funcionalidad SIP en su equipamiento de VoIP. En cualquier caso, H.323 está soportado por los principales fabricantes de equipamiento IP, como gateways, gatekeepers y software de PC (Microsoft Netmeeting es el más extendido, pero ya está disponible el cliente de OpenH.323 en una versión estable que presenta mejoras en la implementación del protocolo H.323 no disponibles en el software de Microsoft, además de minimizar el retardo de codificación del anterior).
Una vez elegida la familia de protocolos, se analizaron en profundidad todos los protocolos que componen H.323, como RAS (Registration Admission Status), Q.931, H.245 y RTP (Real Time Protocol), comprobando sus implicaciones en transmisiones por satélite, principalmente en lo que afecta al retardo. A tal efecto se estudiaron los valores de los distintos temporizadores de los protocolos de señalización para el establecimiento de la llamada: Q.931 y especialmente los de RAS, cuyos valores recomendados son menores (entre 3 y 5 segundos). RTP (utilizado también en SIP) transporta la voz en sí, y los retardos se estudiaron en conjunción con mecanismos de calidad de servicio. Las principales dificultades de la transmisión de datos por satélite se encuentran en las conexiones TCP, debido al retardo de los asentimientos. No obstante, el tráfico de voz utiliza datagramas UDP.
Una vez elegido H.323, se diseñó la arquitectura necesaria para ofrecer servicios de VoIP. Se tomó como base la arquitectura para ofrecer este tipo de servicios mediante enlaces terrestres. Se contempló un sistema global con proveedores de telefonía (ITSP) distribuidos geográficamente, como socios locales. Estos ITSP ofrecen VoIP a usuarios residenciales y a pymes, y están dotados de terminales de satélite de alta velocidad. Para el acceso por RTC se utilizan gateways de voz de alta capacidad. También se contemplaron conexiones de datos, bien dedicadas o bien por Internet. Para grandes corporaciones, está justificada la utilización de sus propios terminales de satélite, teniendo en cuenta la variedad de velocidades disponibles. Las sucursales de dichas corporaciones conectarán sus PABX a gateways de voz de baja capacidad. Todo el equipamiento necesario fue estudiado y se verificaron las características de los principales equipos comerciales: gateways, gatekeepers y terminales para PC.
Dentro del ámbito del proyecto también se realizó un estudio, basado en encuestas, sobre la aceptación que tendría el servicio de VoIP por satélite, tanto para usuarios residenciales como para empresas. Los principales resultados del estudio apuntan al desconocimiento por parte de los potenciales usuarios de la telefonía basada en IP. Por ello es importante que el servicio ofrecido sea lo más transparente posible de cara al usuario, hecho que se tuvo en cuenta en la etapa de diseño del sistema. A tal efecto se debe prestar especial atención a la fiabilidad, calidad y privacidad.
ADAPTACION
Partiendo de esta infraestructura, una segunda parte del estudio cubrió la capa de adaptación para la transmisión de VoIP por enlaces por satélite. A tal efecto, se
Las características de la transmisión por satélite permiten ofrecer servicios telefónicos de larga distancia (llamadas internacionales) a precios sustancialmente inferiores a los actuales. A esto hay que añadir la cobertura universal que proporcionan, sin necesidad de una inversión fuerte en infraestructuras. No obstante, hay que tener en cuenta que los satélites geoestacionarios (36.000 Km.) imponen un retardo de 250 milisegundos (aportando la ventaja de no tener jitter). Si se incluye la paquetización, procesado y retardo de cola, el retardo aumenta a unos 276,5 milisegundos.
La arquitectura del sistema diseñado en VIP-TEN (Validation of IP-Telephony over EuroSkyWay Network) pretendió demostrar que una red genérica de satélites –en este caso EuroSkyWay (ESW)- puede servir como transporte para aplicaciones en tiempo real, basadas en protocolos IP, ofreciendo la adecuada calidad de servicio. Dentro de dichas aplicaciones, se particularizó en la evaluación de la calidad de servicios basados en Voz IP.
RED DE SATELITES
EuroSkyWay (ESW) es una red de satélites de banda ancha con cobertura europea que estará disponible en 2003. Bajo el principio de que soporte conexiones bajo demanda, tanto punto a punto como multipunto, está siendo desarrollada por un consorcio liderado por Alenia Spazio, con apoyo de la ISA (Agencia Espacial Italiana) y la ESA (Agencia Espacial Europea). El ancho de banda puede ser adaptado en tiempo real (mediante On Board Proccessing, procesamiento en el propio satélite) y el tráfico se puede facturar en función de los datos transmitidos.
La red ESW soporta garantías de calidad similares a las de ATM, basadas en contrato de tráfico, conformado de tráfico (traffic shaping) y políticas de tráfico (traffic policing). El primero de ellos describe el flujo de tráfico, con parámetros como tasa pico (PCR), tasa sostenible (SCR), tolerancia a la variación del retardo (jitter) y máximo tamaño de ráfaga.
El conformado de tráfico permite al equipamiento de los clientes el modelado de los datos que envían, con el objetivo de cumplir estos parámetros. Alternativamente, los elementos de gestión red pueden monitorizar el tráfico para forzar el cumplimiento de los parámetros.
Por otro lado, los parámetros de calidad de la red vienen dados por la variación pico a pico del retardo de celda, máximo retardo de transferencia de celda y retardo medio de transferencia de celda.
El control dinámico del ancho de banda es llevado a cabo por la capa de interfuncionamiento. Una vez realizada la segmentación, debe tratar los distintos flujos que se multiplexan en una conexión ESW, ajustando los segmentos al tamaño reservado para carga útil en las celdas, que es de 53 bytes.
VOIP
El proyecto VIP-TEN ha estudiado la viabilidad de la VoIP sobre una red de satélites de banda ancha como la descrita, cubriendo todos los escenarios recogidos en ETSI-TIPHON: teléfono-teléfono, teléfono-PC, PC-teléfono y PC-PC. Todos ellos comparten una arquitectura común del sistema, contemplando conexiones directas por IP y acceso a través de la RTC mediante gateways de voz.
TIPHON (Telecommunications and Internet Protocol Harmonization Over Networks) es un grupo de trabajo dentro de ETSI cuyo objetivo es dar soporte a la implantación de VoIP, asegurando su interoperatividad con la telefonía conmutada existente. En cierto modo, pretende servir de puente entre los organismos de estandarización, como ITU o IETF, y los fabricantes, acelerando el despliegue de VoIP.
El protocolo VoIP elegido en VIP-TEN fue H.323, debido a su madurez. Aunque SIP (Session Initiation Protocol) presenta una alternativa de futuro con importantes ventajas respecto a H.323, principalmente por su sencillez, se encuentra muy por detrás en cuanto a implementaciones ya disponibles. No obstante, a medida que avanzaba el proyecto, los fabricantes comenzaron a ofrecer funcionalidad SIP en su equipamiento de VoIP. En cualquier caso, H.323 está soportado por los principales fabricantes de equipamiento IP, como gateways, gatekeepers y software de PC (Microsoft Netmeeting es el más extendido, pero ya está disponible el cliente de OpenH.323 en una versión estable que presenta mejoras en la implementación del protocolo H.323 no disponibles en el software de Microsoft, además de minimizar el retardo de codificación del anterior).
Una vez elegida la familia de protocolos, se analizaron en profundidad todos los protocolos que componen H.323, como RAS (Registration Admission Status), Q.931, H.245 y RTP (Real Time Protocol), comprobando sus implicaciones en transmisiones por satélite, principalmente en lo que afecta al retardo. A tal efecto se estudiaron los valores de los distintos temporizadores de los protocolos de señalización para el establecimiento de la llamada: Q.931 y especialmente los de RAS, cuyos valores recomendados son menores (entre 3 y 5 segundos). RTP (utilizado también en SIP) transporta la voz en sí, y los retardos se estudiaron en conjunción con mecanismos de calidad de servicio. Las principales dificultades de la transmisión de datos por satélite se encuentran en las conexiones TCP, debido al retardo de los asentimientos. No obstante, el tráfico de voz utiliza datagramas UDP.
Una vez elegido H.323, se diseñó la arquitectura necesaria para ofrecer servicios de VoIP. Se tomó como base la arquitectura para ofrecer este tipo de servicios mediante enlaces terrestres. Se contempló un sistema global con proveedores de telefonía (ITSP) distribuidos geográficamente, como socios locales. Estos ITSP ofrecen VoIP a usuarios residenciales y a pymes, y están dotados de terminales de satélite de alta velocidad. Para el acceso por RTC se utilizan gateways de voz de alta capacidad. También se contemplaron conexiones de datos, bien dedicadas o bien por Internet. Para grandes corporaciones, está justificada la utilización de sus propios terminales de satélite, teniendo en cuenta la variedad de velocidades disponibles. Las sucursales de dichas corporaciones conectarán sus PABX a gateways de voz de baja capacidad. Todo el equipamiento necesario fue estudiado y se verificaron las características de los principales equipos comerciales: gateways, gatekeepers y terminales para PC.
Dentro del ámbito del proyecto también se realizó un estudio, basado en encuestas, sobre la aceptación que tendría el servicio de VoIP por satélite, tanto para usuarios residenciales como para empresas. Los principales resultados del estudio apuntan al desconocimiento por parte de los potenciales usuarios de la telefonía basada en IP. Por ello es importante que el servicio ofrecido sea lo más transparente posible de cara al usuario, hecho que se tuvo en cuenta en la etapa de diseño del sistema. A tal efecto se debe prestar especial atención a la fiabilidad, calidad y privacidad.
ADAPTACION
Partiendo de esta infraestructura, una segunda parte del estudio cubrió la capa de adaptación para la transmisión de VoIP por enlaces por satélite. A tal efecto, se
