La telefonía antes y después de Internet
Antes de que Internet se convirtiera en una red de datos masiva, las comunicaciones telefónicas solo podían realizarse a través de la red telefónica pública conmutada (PSTN). En los últimos años, el avance tecnológico permitió la aparición de redes alternativas que, sin reemplazarla por completo, compiten con la PSTN. La más aceptada es la telefonía celular, que pese a su gran penetración no ha logrado destronar a la telefonía fija, en gran parte por los costos y por la escasa cobertura en muchas regiones. Con el tiempo, la velocidad de acceso a Internet fue creciendo, y lo que al principio parecía una promesa o una curiosidad por fin se está masificando: el uso de un ordenador convencional conectado a Internet para comunicarse con otro equipo en las mismas condiciones, o incluso con un teléfono de la red PSTN o móvil.
Cada día más personas usan aplicaciones como NetMeeting o Skype (ver artículo en Neoteo), a veces conocidas como teléfono IP (Internet Phone). Lo que ha llevado a los expertos a pronosticar que en el futuro se podría utilizar una comunicación en tiempo real por medio del PC, llamada VoIP (Voice Over Internet Protocol).
Si una empresa dispone de una red de datos con un ancho de banda lo bastante grande, puede utilizarla para el tráfico de voz entre sus delegaciones o departamentos. La ventaja más evidente es económica: esas llamadas internas serían gratuitas. Con una conexión a Internet y el software adecuado, las llamadas pueden cursarse fuera de la empresa a un costo mucho menor que el de una llamada tradicional.
La integración de la voz y los datos en una misma red es una idea antigua. Desde hace tiempo, distintos fabricantes han ofrecido soluciones que, mediante multiplexores, permiten usar las redes de datos para transmitir tráfico de voz: una vez codificada de forma conveniente, un paquete de voz es indistinguible de un paquete de datos y puede viajar por una red que normalmente estaría reservada a la transmisión de datos. La aparición de VoIP y el abaratamiento de los DSP (procesadores digitales de señal), claves en la compresión y descompresión de la voz, son los elementos que impulsan estas tecnologías.
Qué es IP y cómo funciona
IP es una serie de normas que permiten que un paquete de datos se transmita de un ordenador a otro. Los datos dentro de una red basada en IP se envían en bloques llamados “paquetes” o “datagramas”, términos que se suelen usar indistintamente.
El Protocolo de Internet (IP) ofrece un servicio de datagramas no fiable, conocido también como de “mejor esfuerzo” (best effort): hace todo lo posible por enviar los paquetes, pero garantiza muy poco. IP no proporciona ningún mecanismo para determinar si un paquete llega a su destino y solo protege sus cabeceras mediante algoritmos de checksum o sumas de comprobación, y no los datos transmitidos. Por ejemplo, un paquete podría llegar dañado, en distinto orden respecto de otros, duplicado o simplemente no llegar. La fiabilidad la aportan los protocolos de la capa de transporte, como TCP; de la unión de IP y TCP proviene el conocido protocolo TCP-IP.
Una característica de IP es que sus datagramas tienen un tamaño fijo. Si la información que se quiere transmitir supera el tamaño máximo “negociado” (MTU) en el tramo de red por el que va a circular, puede dividirse en paquetes más pequeños y reensamblarse después cuando sea necesario. Cada fragmento puede seguir un camino distinto según la congestión de las rutas en cada momento, lo que da gran versatilidad al protocolo aunque a veces también puede causar problemas.
Las cabeceras de cada paquete IP contienen las direcciones de las máquinas de origen y destino (direcciones IP). Esas direcciones son las que usan los conmutadores de paquetes (switches) y los enrutadores (routers) para decidir por qué tramo de red reenviarán los paquetes.
Los aspectos más complejos de IP son el direccionamiento y el enrutamiento. El direccionamiento se refiere a cómo se asigna una dirección IP y cómo se dividen y agrupan subredes de equipos. El enrutamiento consiste en encontrar un camino que conecte una red con otra y lo realizan principalmente los enrutadores, computadores especializados en recibir y enviar paquetes por distintas interfaces de red, además de ofrecer opciones de seguridad, redundancia de caminos y eficiencia en el uso de los recursos.
VoIP: la voz convertida en datos
VoIP proviene de Voice Over Internet Protocol y, como indica el término, permite que la voz viaje en paquetes IP a través de Internet. La telefonía IP une dos mundos que estaban separados: la transmisión de voz y la de datos. El truco consiste en encapsular la voz, previamente convertida en datos, para aprovechar toda la infraestructura existente dedicada al transporte de datos. Es importante recalcar que la voz, una vez digitalizada y codificada, es indistinguible de cualquier paquete de datos. Esos paquetes pueden transportarse sin necesidad de disponer de los circuitos conmutados convencionales de la PSTN, las redes desarrolladas por las compañías telefónicas para transmitir conversaciones vocales basadas en la conmutación de circuitos: una comunicación requiere el establecimiento de un circuito físico mientras dura, a menudo mediante elementos electromecánicos como relés o, más recientemente, mediante ordenadores. Eso significa que los recursos usados en una llamada no pueden emplearse en otra hasta que la primera finaliza, incluso durante los silencios de una conversación.
Lo revolucionario de VoIP es no utilizar circuitos físicos para las conversaciones: se envían múltiples conversaciones por un mismo canal, con un uso mucho más eficiente de los recursos. Los algoritmos empleados pueden, por ejemplo, aprovechar los tiempos de silencio de una conversación para transmitir datos de otras. Las ventajas de una red inteligente de este tipo son evidentes, porque la misma infraestructura puede prestar más servicios y con mejor calidad. Por supuesto, hay que resolver los temas de seguridad, ya que, como dijimos, IP por sí solo no garantiza el destino de los paquetes.
De la señal analógica al paquete IP
El proceso comienza con la señal analógica original, que se digitaliza en señales PCM (modulación por impulsos codificados, pulse code modulation) mediante el codificador/decodificador de voz (codec). Estas muestras PCM, que no son más que una lista de ceros y unos, pasan al algoritmo de compresión, que procesa la voz y la divide en paquetes listos para transmitirse por una red. En el otro extremo de la conexión se realizan exactamente las mismas funciones en orden inverso.
El origen y el destino de una comunicación VoIP no siempre son dos ordenadores: cualquier combinación de ordenadores y teléfonos es posible, y la compresión o descompresión puede realizarse en centrales PBX digitales o en el ordenador. Cuando el transporte de voz se realiza sobre Internet, se necesita una interfaz entre la red telefónica y la red IP llamada gateway. En el lado que envía los datos, el gateway convierte la señal analógica de voz en paquetes IP comprimidos; del otro lado hace la operación inversa: descomprime los paquetes IP recibidos, rearma el mensaje a su forma analógica original y lo entrega a la red telefónica convencional en el tramo de la “última milla” para que llegue al destinatario final y sea reproducido por su aparato.
El estándar H.323 y sus cinco componentes
H.323 es el primer estándar utilizado en VoIP, aunque podría ser suplantado por otro llamado SIP. Para evitar divergencias entre los estándares, se decidió que H.323 tendría prioridad sobre VoIP. El protocolo tiene como principal objetivo asegurar la interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes, fijando aspectos como la supresión de silencios, la codificación de la voz y el direccionamiento, y estableciendo nuevos elementos para permitir la conectividad con la infraestructura telefónica tradicional. En general, el protocolo H.323 define cinco componentes dentro de una red multimedia:
- Terminales: son los clientes que inician una conexión VoIP. Estos usuarios solo pueden conectarse entre ellos; si es necesario que un usuario adicional acceda a la comunicación, harán falta otros elementos. Son teléfonos y ordenadores conectados a la red.
- Unidades de control multipunto (MCUS, Multipoint Control Units): permiten la realización de conferencias y manejan la mezcla e intercambio de señales.
- Gateways: hacen de puente entre las redes que reconocen el protocolo H.323 y otras, incluida la PSTN. Son responsables de las funciones de señalización entre las llamadas.
- Gatekeepers: responsables de la admisión, el control y el direccionamiento. Proveen un servicio de traducción de direcciones (DNS) para usar nombres en lugar de direcciones IP, y autenticación y control de admisión para permitir o denegar el acceso de usuarios. También administran el ancho de banda.
- Elementos marginales o de borde: están ubicados entre dos redes H.323 y permiten el ruteo y la autorización de las llamadas.
Red de transporte y tipos de terminales
Como vimos antes, los recursos que intervienen en una conversación telefónica no pueden ser utilizados por otra llamada hasta que la primera finaliza. En la telefonía IP, el cambio fundamental se produce en la red de transporte, porque esa tarea pasa a ser realizada por una red basada en el protocolo IP mediante paquetes, como Internet. En cuanto a la red de acceso, físicamente puede ser la misma de siempre (el bucle de abonado), pero en cuanto a los servicios, la ventaja se orienta hacia la capacidad de intercambiar datos, enviar imágenes, gráficas y vídeos mientras se habla con alguien, gracias a la posibilidad de convertir todo tipo de datos en un mismo tipo de paquete gestionado de la misma manera y por los mismos medios.
Los elementos necesarios para realizar llamadas vocales a través de una red IP dependen básicamente del tipo de terminal que se utiliza en cada extremo de la conversación. Pueden dividirse en dos grandes grupos: terminales IP y terminales no IP. Entre los primeros están el teléfono IP, el ordenador multimedia y el fax IP; entre los segundos, el teléfono o fax convencional. Los primeros son capaces de entregar a su salida la conversación telefónica en formato de paquetes IP y además forman parte de la propia red IP; los segundos no, por lo que necesitan un dispositivo intermedio que haga esa conversión antes de conectarlos a la red IP de transporte.
Ventajas, reacciones y software para VoIP
La propuesta de VoIP va desde la ventaja de integrar sobre una misma red la transmisión de todo tipo de contenidos hasta la economía de utilizar un medio que ya estamos pagando, la conexión a Internet, para fines que originalmente no estaban previstos.
Existen muchos rumores sobre cómo reaccionarán las compañías telefónicas ante esta nueva tecnología, muchos de los cuales pueden leerse en los foros públicos sobre el tema. La realidad es que son las mismas telefónicas las que brindan el acceso a Internet, por lo que difícilmente pierdan dinero con la masificación de VoIP.
Hoy en día hay una gran oferta de software, a menudo gratuito, que permite realizar llamadas entre ordenadores con esta tecnología. Estos programas, mediante el pago de un pequeño canon, dan acceso a la red pública, de modo que es posible enviar y recibir llamadas hacia y desde teléfonos convencionales. Quizás uno de los más difundidos sea Skype, que puede descargarse gratuitamente de Internet y que fue comentado ampliamente en Neoteo. Los invitamos a sumarse a esta nueva ola.
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