Para trasmitir voz en una red de datos existen varios pasos a llevarse a cabo, como son: digitalización (que se compone por muestreo y cuantización), codificación, framing, compresión, empaquetamiento, transporte multicanalizado, decodificación y reproducción (Wallingford, 2005).
Digitalización
La conversión análogo-digital y digital-análogo son los procesos para convertir el sonido del formato escuchado (análogo) a un tren de bits y viceversa. Este proceso incluye el muestreo digital de sonidos y la cuantización. El tipo de modulación PCM es la técnica de muestreo más utilizada para este fin (Wallingford, 2005).
El muestreo se lleva a cabo a 8 Khz, cumpliendo así con el teorema de Nyquist debido que el ancho de banda de la voz analógica es de 4 Khz. Por otro lado, la 8
Para información más detallada y técnica del protocolo sírvase ver el RFC 3525 llamado “Gateway Control Protocol version 1” en http://www.ietf.org/rfc/rfc3525.txt así como el documento en el sitio de la ITU llamado “Implementors‟ Guide for the H.248 Sub-series of Recommendations ("Media Gateway Control Protocol" en http://www.itu.int/rec/T-REC-H.248/e
9 Para información más detallada y técnica del protocolo sírvase ver el RFC 3761 llamado “
The E.164 to Uniform Resource Identifiers (URI) Dynamic Delegation Discovery System (DDDS) Application (ENUM)” en http://www.ietf.org/rfc/rfc3761.txt
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cuantización es el proceso de conversión de las muestras analógicas como niveles discretos a palabras binarias (Campuzano, 2006).
Codificación
El proceso siguiente es la codificación, el cual consiste en varias partes que son: división (framing) y compresión de audio
La división o framing, es el proceso en tiempo real de dividir la información de una conversación digital en partes de igual tamaño y manejables para ser enviados por la red. Según Campuzano (2006) la voz se puede dividir en diez o veinte milisegundos.
Figura 2-13. Codificación de un tren de audio digitalizado (Campuzano, 2006)
La compresión de paquetes provee la disminución de requerimientos de ancho de banda utilizado por la telefonía IP. Este proceso es llevado a cabo mediante algoritmos para codificar el sonido en datos llamados codecs (Wallingford, 2005). Los codecs para audio se dividen en dos grupos: aquellos basados en el tipo de modulación PCM y aquellos que reestructuran la representación digital PCM en un formato más portable, estos últimos son llamados vocoders (Wallingford, 2005). En la siguiente tabla se muestran los codecs más comunes en la telefonía IP.
Codec Ancho de banda utilizado (kbps) Ancho de banda con overhead (Kbps) Intervalo de paquete (ms) Muestreo (Khz) Características
G.711 64 95.2 20 8 Calidad igual que una
línea digital. Requisito de procesamiento bajo. Es el más común en telefonía IP.
64 95.2 30 8
G.722.2 6 – 23.85 45.5 20 16 Excelente calidad de
voz. Es una versión mejorada del codec
G.722.1. Alto
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G.726 32 63.2 20 8 Versión mejorada del
codec G.721 y G.723.
Requisito de
procesamiento Medio. Calidad voz buena.
G.729 8 39.2 10 8 Calidad de voz buena.
Excelente utilización de ancho de banda. Requisito de procesamiento alto. Se requiere licencia. GSM 13 44.2 20 8 Alto nivel de compresión. Compatible con muchas aplicaciones y equipos. El procesamiento depende del algoritmo de compresión.
Speex 4 – 42 35.2 –
73.4
20 8, 16, 32 Código open source. Minimiza el uso de ancho de banda por la variabilidad del bitrate.
Tabla 2-3. Características de audio codecs más usados en telefonía IP
Se debe tomar en cuenta que la telefonía no solamente brinda el servicio de voz, también es capaz de transmitir video y datos debido al uso de protocolos de Internet (Schulzrinne & Rosenberg, 1998). Debido a lo anterior, la convergencia de redes puede verse con más aplicaciones que sólo voz: soluciones basadas en paquetes para video conferencia, mensajería instantánea y seguridad/vigilancia (Wallingford, 2005).
Con respecto a lo anterior, a continuación se muestran algunos video-codecs comúnmente usados en la telefonía IP:
Codec Descripción
H.26310 Es un codec de video originalmente desarrollado por la ITU-T en 1995/1996 para compresión de bajo bit-rate para videoconferencias. Es una evolución del H.261 H.264 (MPEG-4)11 Es el codec mejorado de la versión H.263. También es
conocido como AVC (Advanced Video Coding). Es desarrollado por el grupo VCEG(ITU-T Video Coding Experts Group) en conjunto con el grupo MPEG (ISO/IEC Moving Picture Experts Group).
MPEG-2 Este audio codec es desarrollado por ISO/CEI en la norma ISO/CEI 13818. Trata de la compresión digital de
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Para información más detallada sobre el codec de video H.263 sírvase de revisar el documento “Recommendation H.263” de la ITU-T en la siguiente dirección: http://www.itu.int/rec/T-REC-H.263- 200501-I/en
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Para información más detallada sobre el codec de video H.263 (MPEG-4), sírvase revisar el documento “Recommendation H.264” en la siguiente dirección: http://www.itu.int/rec/T-REC-H.264- 200503-I/en
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las señales de televisión (audio y vídeo), la sincronización de los componentes de medios y su distribución, ya sea por un medio de almacenamiento o mediante un servicio de radiodifusión. MPEG-2 es la norma más importante del sistema de TV digital. Además, se considera como una norma para la distribución de vídeo de alta calidad.
Tabla 2-4. Codecs de compresión de video
Empaquetamiento
Después que la información ha sido comprimida, según las necesidades de las aplicaciones, se lleva a cabo el proceso de empaquetamiento, el cual consiste en agregar los encabezados de las distintas capas a la información comprimida para así poder ser transmitida a través de la red. El paquete resultante después de la adición de todos los encabezados en las capas correspondientes se aprecia en la figura 2-14.
Figura 2-14. Paquete resultante de voz con overhead (Wallingford, 2005)
Transporte multicanalizado
El proceso de transporte en telefonía IP es más flexible que en la telefonía tradicional (Campuzano, 2006), ya que:
Tiene la libertad de construir un sistema basado en los requerimientos tradicionales manejados por las capas bajas del modelo OSI.
La telefonía IP brinda libertad de escoger el codec, intervalo del paquete y tecnología de transporte que se desea.
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Todos los sistemas de telefonía IP emplean tamaños de trama iguales para mantener la misma fidelidad durante una llamada.
La multicanalización permite enviar paquetes agrupados por un canal de mayor velocidad.
Figura 2-15. Transporte de paquetes multicanalizados (Campuzano, 2006) Decodificación y reproducción
Cuando un paquete VoIP es recibido, es decodificado de acuerdo al códec empleado en la codificación. Después es reproducido mientras se desarrolla la conversión de digital a análogo. La decodificación generalmente toma la misma capacidad de procesamiento que la codificación, como se mencionó anteriormente dependiendo del códec usado (Wallingford, 2005)