UNIVERSIDAD DE CHILE FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS DEPARTAMENTO DE INGENIERA ELCTRICA

DUALIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO EN REDES INALMBRICAS

MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERA CIVIL ELECTRICISTA

CAMILA TRINIDAD TRONCOSO SOLAR

PROFESOR GUA:

JUAN GONZLEZ ZEPEDA

MIEMBROS DE LA COMISIN:

HCTOR AGUSTO ALEGRA NICOLS BELTRN MATURANA

SANTIAGO DE CHILE

ABRIL 2010

RESUMEN DE LA MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERA CIVIL ELECTRICISTA POR: CAMILA TRONCOSO SOLAR FECHA: ABRIL 2010 PROF. GUA: SR. JUAN M. GONZLEZ Z.

UALIDAD Y CALIDAD DE SERVICIO EN REDES INALMBRICAS

Las redes inalmbricas, a pesar de ser tecnologas relativamente recientes, han permitido un gran desarrollo de las telecomunicaciones. Entregan caractersticas de movilidad, servicios de voz sobre IP, identificacin por radiofrecuencia, localizacin y distribucin de Internet, entre otros.

En cuanto a las llamadas de voz sobre IP (VoIP), no se puede asegurar Calidad de Servicio en las redes inalmbricas comunes, por lo tanto las aplicaciones VoIP quedan restringidas en uso dentro de estas redes. En particular el desarrollo de la Telefona Dual, que consiste en la generacin de llamadas VoIP por parte de un telfono celular, se ve limitado por esta restriccin. As, proveer al usuario de Calidad de Servicio, resulta un factor decisivo al elegir la tecnologa VoIP sobre la telefona tradicional.

El presente Trabajo de Ttulo consiste en analizar los factores que inciden en la Calidad de

Servicio de las aplicaciones de voz sobre IP en un enlace inalmbrico, y determinar el equipamiento y software necesario para la implementacin de Telefona Dual, con el fin de asegurar las condiciones adecuadas para desarrollar la convergencia de servicios.

Se estudia el comportamiento de una plataforma inalmbrica prototipo segn los parmetros ms importantes que determinan la Calidad de Servicio de un enlace, obtenindose las caractersticas de desempeo y capacidad de la red. Posteriormente se implementa el estndar 802.11e para priorizar el trfico de voz, mediante la incorporacin de los parmetros EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) y se efecta un anlisis de la Calidad de Servicio entregada por el enlace. Luego se realiza un anlisis de las caractersticas de los equipos que pueden actuar como telfonos duales y se establece la operacin de stos mediante el uso de clientes SIP (Session Initiation Protocol). Para determinar el funcionamiento de la telefona Dual en la red prototipo se realizan mediciones de Calidad de Servicio y de Handoff de las llamadas efectuadas a partir de esos dispositivos. Por ltimo se seleccionan los equipos celulares y clientes SIP que se desempean mejor, para la implementacin de la Telefona Dual.

Los resultados finales contemplan una plataforma inalmbrica configurada para entregar Calidad de Servicio mediante parmetros EDCA , que determinan la priorizacin de los flujos de voz en esa red. La cantidad mxima de usuarios simultneos de aplicaciones de voz sobre IP que es capaz de soportar esta plataforma, de manera de mantener los lmites de Calidad de Servicio establecidos por las entidades principales de las Telecomunicaciones, corresponde a 10 usuarios VoIP si se considera el estndar 802.11b y 30 usuarios VoIP para la red con estndar 802.11g. Adems se dispone de una lista de 5 telfonos celulares que permiten realizar llamadas de voz sobre IP mediante clientes SIP especficos que cumplen con los requerimientos de integracin con el Sistema Operativo y de operacin en la red inalmbrica.

Se concluye que s es posible asegurar Calidad de Servicio en llamadas de voz sobre IP en una red

inalmbrica preparada para Telefona Dual. Para esto es necesario tener en consideracin que la red debe operar con su mayor tasa de transmisin, respetar los lmites de capacidad mximos determinados para cada Punto de Acceso e implementar el estndar 802.11e, para priorizar los trficos de voz.

AGRADECIMIENTOS Quiero agradecer a mi familia por el apoyo que me entreg durante todos estos aos y desde

pequea me ense que siempre hay que aspirar a ms. A mis compaeros, que me ayudaron y soportaron en todo momento, dndome nimo y ganas

para terminar. A mi profesor Gua, que a pesar de todo el trabajo que tena y las cuatro personas a las que

guiaba en sus Memoria, contest cada una de mis dudas y problemticas. A todas las personas que confiaron en m y me dieron la oportunidad de crecer. Tambin quiero agradecer a una persona muy especial que durante todos estos aos me

acompa y gracias a l logr entregar este trabajo.

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TABLA DE CONTENIDO

CAPTULO I: INTRODUCCIN .........................................................................................................1

1.1 Motivacin ........................................................................................................................... 1

1.2 Objetivos .............................................................................................................................. 2 1.2.1 Objetivos Generales ...................................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos Especficos ..................................................................................................... 2

1.3 Planteamiento del Problema ................................................................................................ 2

1.4 Metodologa......................................................................................................................... 3

1.5 Alcances del Trabajo............................................................................................................. 4

1.6 Estructura de la Memoria ..................................................................................................... 5

CAPTULO II: ANTECEDENTES..........................................................................................................6

2.1 Redes Inalmbricas .............................................................................................................. 6 2.1.1 Definicin de Red Inalmbrica ....................................................................................... 6 2.1.2 Caractersticas de las Redes Inalmbricas 802.11x ......................................................... 6 2.1.3 Tipos de Redes Inalmbricas ......................................................................................... 7 2.1.4 La Capa Fsica en las Redes Inalmbricas ....................................................................... 7 2.1.5 Dispositivos Inalmbricos ............................................................................................ 12 2.1.6 Modos de Operacin de las Redes Inalmbricas 802.11x ............................................. 12 2.1.7 Capa de Enlaces de Datos ............................................................................................ 13

2.2 Voz sobre IP ....................................................................................................................... 16 2.2.1 Arquitectura de Red .................................................................................................... 17 2.2.2 Protocolos de Voz sobre IP .......................................................................................... 18 2.2.3 Cdecs de VOIP ........................................................................................................... 21

2.3 Telefona Dual .................................................................................................................... 21 2.3.1 Telfonos Duales con radios Celular y Wi-Fi................................................................. 22

2.4 Traspaso de llamadas entre Puntos de Acceso (Handoff) .................................................... 23 2.4.1 Tipos de Handoff ......................................................................................................... 23 2.4.2 Decisin de realizar el Handoff .................................................................................... 24

2.5 Calidad de Servicio (QoS) .................................................................................................... 25 2.5.1 Calidad de Servicio orientada a la transmisin de Voz sobre IP en redes Inalmbricas . 25 2.5.2 Anlisis Terico del Desempeo de los Protocolos 802.11a/b/g. ................................. 27 2.5.3 Solucin prctica para Calidad de Servicio en redes Inalmbricas 802.11a/b/g

soportando soluciones de Voz sobre IP....................................................................... 31 2.5.4 Herramientas para la medicin de Calidad de Servicio ................................................. 34

CAPTULO III: DESARROLLO .......................................................................................................... 37

3.1 Metodologa Experimental ................................................................................................. 37 3.1.1 Metodologa para Determinar el Comportamiento de una Red Inalmbrica 802.11

a/b/g/e ....................................................................................................................... 38 3.1.2 Metodologa para la Implementacin de Telefona Dual .............................................. 40 3.1.3 Metodologa para Realizar las Mediciones de Handoff ................................................ 41

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3.1.4 Equipamiento y Software ............................................................................................ 42

3.2 Diseo Solucin .................................................................................................................. 44 3.2.1 Diseo Solucin para Medicin de Calidad de Servicio de la Red ................................. 45 3.2.2 Diseo Solucin para Implementar Telefona Dual ...................................................... 50

CAPTULO IV: RESULTADOS ........................................................................................................... 56

4.1 Resultados Mediciones Calidad de Servicio Red Inalmbrica ............................................... 56 4.1.1 Resultados para Red Unificada sin Estndar 802.11e ................................................... 56 4.1.2 Resultados para Red Unificada con Trfico Mixto y 802.11e ........................................ 60 4.1.3 Resultados para Red Inalmbrica con Puntos de Acceso Autnomos ........................... 61

4.2 Resultados Implementacin Telefona Dual ........................................................................ 62 4.2.1 Pruebas de Funcionamiento y Medicin de Calidad de Servicio ................................... 63 4.2.2 Pruebas para el Anlisis del Proceso de Handoff .......................................................... 64

CAPTULO V: ANLISIS Y DISCUSIN .............................................................................................. 65

5.1 De los Resultados y Caractersticas de la Solucin ............................................................... 65 5.1.1 Tasa de Transmisin Efectiva de la Red Inalmbrica Unificada ..................................... 65 5.1.2 Capacidad de la Red Inalmbrica Unificada ................................................................. 68 5.1.3 Capacidad de la Red Inalmbrica Autnoma ................................................................ 72 5.1.4 Implementacin Telefona Dual ................................................................................... 74

5.2 Evaluacin econmica ........................................................................................................ 76 5.2.1 Costos ......................................................................................................................... 76 5.2.2 Beneficios ................................................................................................................... 77 5.2.3 ROI, Payback y VAN ..................................................................................................... 79

5.3 Alcances Resultados ........................................................................................................... 80

CAPTULO VI: CONCLUSIONES........................................................................................................ 81

6.1 Conclusiones ...................................................................................................................... 81

6.2 Trabajo Futuro ................................................................................................................... 82

ABREVIACIONES Y ACRNIMOS .......................................................................................................... 84

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................................................... 86

ANEXO A ............................................................................................................................ 90

A.1 Instalacin Fedora 10 ......................................................................................................... 91

A.2 Configuracin Switch Principal ........................................................................................... 94

A.3 Configuracin Wireless LAN Controller ............................................................................... 96

A.4 Configuracin Puntos de Acceso LWAPP ............................................................................. 99

A.5 Configuracin Puntos de Acceso Autnomo ..................................................................... 101

A.6 Configuracin Wireless Control System ............................................................................ 104

ANEXO B .......................................................................................................................... 106

iii

B.1 Detalle del Procedimiento para la Medicin de Calidad de Servicio .................................. 107

ANEXO C .......................................................................................................................... 110

C.1 Configuracin PBX Asterisk ............................................................................................... 111

C.2 Configuracin Callmanager Cisco ...................................................................................... 118

C.3 Configuracin bsica de un Cliente SIP ............................................................................. 122

ANEXO D .......................................................................................................................... 126

D.1 Parmetros para la Evaluacin econmica ........................................................................ 127

iv

NDICE DE ILUSTRACIONES

Figura II.1: mbito de uso de las redes inalmbricas segn cobertura ...................................................... 7 Figura II.2: Modelo OSI estndar 802.11 ................................................................................................... 9 Figura II.3: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11a .................................................................... 10 Figura II.4: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11b .................................................................... 10 Figura II.5: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11g: ................................................................... 11 Figura II.6: Modos de operacin Ad-Hoc ................................................................................................. 13 Figura II.7: Modos de operacin Infraestructura ..................................................................................... 13 Figura II.8: Formato de Trama MAC ........................................................................................................ 13 Figura II.9: Formato CSMA/CA, mtodo Acceso bsico ........................................................................... 15 Figura II.10: Formato CSMA/CA, mtodo RTS/CTS .................................................................................. 16 Figura II.11: Establecimiento de sesin SIP con un Servidor Proxy .......................................................... 20 Figura II.12: Formato de Trama RTP ....................................................................................................... 20 Figura II.13: Handoff Duro entre el terminal mvil y las estaciones base ................................................ 23 Figura II.14: Desempeo mximo para el Mtodo de Acceso Bsico al medio con protocolo 802.11b..... 29 Figura II.15: Desempeo mximo para el Mtodo de Acceso Bsico al medio con protocolo 802.11a/g . 30 Figura III.1: Esquema de red inalmbrica bsica ..................................................................................... 37 Figura III.2: Prototipo de Red Inalmbrica para medicin de Calidad de Servicio..................................... 45 Figura III.3: Razn Seal a Ruido en funcin de la distancia .................................................................... 46 Figura III.4: Esquema de red inalmbrica autnoma ............................................................................... 49 Figura III.5: Esquema de red para las pruebas de funcionamiento de Telefona Dual .............................. 53 Figura III.6: Aplicacin VQManager ........................................................................................................ 54 Figura III.7: Esquema de red para las pruebas durante el proceso de Handoff ........................................ 54 Figura III.8: Mapa de radiacin de los Puntos de Acceso ......................................................................... 55 Figura IV.1: Ejemplo de medicin mediante Iperf ................................................................................... 56 Figura IV.2: Ejemplo de funcionamiento Herramienta de Medicin MOS................................................ 60 Figura IV.3: Medicin de retardo de extremo a extremo con PING ......................................................... 60 Figura V.1: Desempeo de la red 802.11b .............................................................................................. 65 Figura V.2: Desempeo de la red 802.11g .............................................................................................. 65 Figura V.3: Retardo de extremo a extremo de la red inalmbrica ........................................................... 66 Figura V.4: Variacin del retardo de la red inalmbrica .......................................................................... 66 Figura V.5: Desempeo de la red 802.11b en funcin del nmero de clientes UDP ................................. 67 Figura V.6: Desempeo de la red 802.11g en funcin del nmero de clientes UDP ................................. 67 Figura V.7: Variacin del retardo de la red en funcin del nmero de clientes UDP ................................ 67 Figura V.8: MOS de la red 802.11b en funcin del nmero de llamadas.................................................. 69 Figura V.9: MOS de la red 802.11g en funcin del nmero de llamadas .................................................. 69 Figura V.10: RTT de la red 802.11b en funcin del nmero de llamadas ................................................. 69 Figura V.11: RTT de la red 802.11b en funcin del nmero de llamadas ................................................. 69 Figura V.12: MOS de la red 802.11b para trfico mixto y nmero de llamadas sobre capacidad ............. 71 Figura V.13: MOS de la red 802.11g para trfico mixto y nmero de llamadas sobre capacidad.............. 71 Figura V.14: RTT de la red 802.11b para trfico mixto y nmero de llamadas sobre capacidad ............... 71 Figura V.15: RTT de la red 802.11g para trfico mixto y nmero de llamadas sobre capacidad ............... 71 Figura V.16: MOS de la red 802.11g autnoma....................................................................................... 73 Figura V.17: RTT de la red 802.11g autnoma ........................................................................................ 73 Figura V.18: MOS de la red 802.11g autnoma bajo tres configuraciones de parmetros EDCA .............. 73 Figura V.19: RTT de la red 802.11g autnoma bajo tres configuraciones de parmetros EDCA ............... 73 Figura V.20: MOS de la red 802.11g autnoma bajo tres configuraciones de parmetros EDCA .............. 74 Figura V.21: RTT de la red 802.11g autnoma bajo tres configuraciones de parmetros EDCA ............... 74

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Figura V.22: ROI evaluacin ejemplo ...................................................................................................... 79 Figura V.23: VAN evaluacin ejemplo ..................................................................................................... 79 Figura V.24: VAN acumulado evaluacin ejemplo ................................................................................... 79 Figura A.1: Pantalla de bienvenida de Fedora Core 10 ............................................................................ 91 Figura A.2: Comprobacin del disco FC10 ............................................................................................... 91 Figura A.3: Pantalla de bienvenida asistente .......................................................................................... 91 Figura A.4: Seleccin del lenguaje del asistente. ..................................................................................... 91 Figura A.5: Seleccin del tipo de teclado a utilizar .................................................................................. 92 Figura A.6: Nombre de red del equipo .................................................................................................... 92 Figura A.7: Zona Horaria ........................................................................................................................ 92 Figura A.8: Contrasea root ................................................................................................................... 92 Figura A.9: Opciones de particionamiento .............................................................................................. 93 Figura A.10: Seleccin del tipo de funciones a realizar ............................................................................ 93 Figura A.11: Personalizacin de paquetes de instalacin ........................................................................ 94 Figura A.12: Copia de archivos ............................................................................................................... 94 Figura A.13: Trmino de la instalacin .................................................................................................... 94 Figura A.14: Configuracin de los WLC en el WCS ................................................................................ 104 Figura A.15: Agregar un nuevo controlador al WCS .............................................................................. 105 Figura C.1: Ingreso al sistema ............................................................................................................... 111 Figura C.2: Despliegue del comando setup ........................................................................................... 111 Figura C.3: Creacin equipo telefnico ................................................................................................. 119 Figura C.4: Tipo de equipo telefnico ................................................................................................... 119 Figura C.5: Configuracin telfono SIP, parte I ...................................................................................... 119 Figura C.6: Configuracin telfono SIP, parte II ..................................................................................... 119 Figura C.7: Configuracin telfono SIP, parte III ................................................................................... 119 Figura C.8: Creacin extensin SIP, parte I ........................................................................................... 120 Figura C.9: Creacin extensin SIP, parte II .......................................................................................... 120 Figura C.10: Creacin extensin SIP, parte III ....................................................................................... 120 Figura C.11: Asociacin de un usuario a la extensin ........................................................................... 120 Figura C.12: Extensin SIP, parte I ....................................................................................................... 121 Figura C.13: Extensin SIP, parte II ...................................................................................................... 121 Figura C.14: Extensin SIP, parte III ..................................................................................................... 121 Figura C.15: Telfono SIP ..................................................................................................................... 121 Figura C.16: Creacin Usuario ............................................................................................................. 121 Figura C.17: Definicin de los detalles del usuario ............................................................................... 121 Figura C.18: Caractersticas extras usuario, parte I ............................................................................... 122 Figura C.19: Caractersticas extras usuario, parte II .............................................................................. 122 Figura C.20: Integracin cliente Uniphone con gestor de llamadas ....................................................... 122 Figura C.21: Pantalla principal cliente UniPhone ................................................................................... 122 Figura C.22: Submens del cliente UniPhone ....................................................................................... 123 Figura C.23: Submen AP del cliente UniPhone .................................................................................... 123 Figura C.24: Submen Misc del cliente UniPhone ................................................................................. 123 Figura C.25: Configuracin cliente UniPhone con cuenta Asterisk ......................................................... 124 Figura C.26: Configuraciones WBX de la cuenta SIP de UniPhone contra Asterisk ................................. 124 Figura C.27: Cuenta de registro UniPhone contra CallManager ............................................................. 124 Figura D.1: Planilla para evaluacin econmica parte I ......................................................................... 127 Figura D.2: Planilla para evaluacin econmica parte II ........................................................................ 128 Figura D.3: Planilla para evaluacin econmica parte III ....................................................................... 129 Figura D.4: Flujo de caja evaluacin econmica .................................................................................... 130

vi

NDICE DE TABLAS

Tabla II.1: Comparacin entre tipos de estndar 802.11 ......................................................................... 11 Tabla II.2: Definicin de los campos del formato de Trama MAC ............................................................ 14 Tabla II.3: Definicin de los campos del formato de control de Trama .................................................... 14 Tabla II.4: Ventajas y Desventajas del uso de la telefona IP ................................................................... 17 Tabla II.5: Tipos de servicios SIP ............................................................................................................. 19 Tabla II.6: Ancho de Banda de los diferentes cdecs de VoIP .................................................................. 21 Tabla II.7: Parmetros para el clculo de la tasa efectiva de transmisin ................................................ 28 Tabla II.8: Desempeo mximo para diferentes tamaos de Carga til con 802.11b .............................. 29 Tabla II.9: Desempeo mximo para diferentes tamaos de Carga til con 802.11a/g ........................... 30 Tabla II.10: Capacidad terica mxima para redes inalmbricas bajo estndar 802.11b/a/g ................... 31 Tabla II.11: Capacidad terica al 60 % para redes inalmbricas bajo estndar 802.11b/a/g .................... 31 Tabla II.12: Parmetros propuestos por estndar EDCA .......................................................................... 32 Tabla II.13: Parmetros propuestos por variacin del estndar EDCA para los Puntos de Acceso ............ 33 Tabla II.14: Parmetros propuestos por variacin del estndar EDCA para los Terminales ...................... 34

........................... 34 Tabla II.16: Relacin entre R-Value y la satisfaccin Usuario ................................................................... 34 Tabla II.17: Valores Ie y Bpl para distintos cdecs ................................................................................... 36 Tabla II.18: Relacin entre MOS y Satisfaccin Usuario........................................................................... 36 Tabla II.19: Relacin entre R-Value y MOS .............................................................................................. 36 Tabla III.1: Parmetros EDCA modificados I ............................................................................................ 49 Tabla III.2: Parmetros EDCA modificados II ........................................................................................... 49 Tabla III.3: Telfonos duales y clientes SIP asociados .............................................................................. 51 Tabla IV.1: Desempeo de red inalmbrica 802.11b nicamente en horario nocturno ........................... 57 Tabla IV.2: Desempeo de red inalmbrica 802.11g en horario nocturno y horario de oficina ................ 57 Tabla IV.3: Desempeo de red inalmbrica para distinto nmero de trficos UDP simultneos .............. 58 Tabla IV.4: Valor MOS y R-value de red inalmbrica 802.11b vs nmero de clientes con cdec G.729 .... 59 Tabla IV.5: Valor MOS y R-value de red inalmbrica 802.11b vs nmero de clientes con cdec G.711 .... 59 Tabla IV.6: Valor MOS y R-value de red inalmbrica 802.11g vs nmero de clientes con cdec G.729 ..... 59 Tabla IV.7: Valor MOS y R-value de red inalmbrica 802.11g vs nmero de clientes con cdec G.711 ..... 60 Tabla IV.8: Comportamiento red 802.11b para trfico de datos y de voz ................................................ 61 Tabla IV.9: Comportamiento red 802.11g para trfico de datos y de voz con G.729 ................................ 61 Tabla IV.10: Valor MOS y R-value de red autnoma 802.11g vs nmero de clientes con cdec G.729 ..... 61 Tabla IV.11: Comportamiento red autnoma 802.11g para trfico de datos y de voz con G.729 ............. 62 Tabla IV.12: Caractersticas de los clientes SIP ........................................................................................ 63 Tabla IV.13: Funcionamiento clientes SIP con Servidores de aplicaciones SIP.......................................... 63 Tabla IV.14: Parmetros de Calidad de Servicio de los clientes SIP para Handoff .................................... 64 Tabla V.1: Capacidades medidas en red inalmbrica sin Calidad de Servicio ........................................... 70 Tabla V.2: Capacidades medidas en la red inalmbrica con Calidad de Servicio ...................................... 72 Tabla V.3: Clientes SIP seleccionados segn requerimientos .................................................................. 75 Tabla B.1: Largos de paquete para pruebas. ......................................................................................... 107

1

CAPTULO I: INTRODUCCIN

1.1 Motivacin

Las plataformas inalmbricas traen diversos beneficios, no slo implican movilidad, sino tambin otro tipo de aplicaciones, como la voz sobre IP (Internet Protocol) con identificacin por radiofrecuencia, localizacin y la distribucin de Internet. Incluso, para anchos de banda mayores, es posible fomentar la telepresencia y la videoconferencia.

A pesar de que las redes inalmbricas son tecnologas relativamente recientes, han permitido un

gran desarrollo de las telecomunicaciones. Aun as existen muchas aplicaciones nuevas que necesitan ser desarrolladas sobre estas plataformas.

La voz sobre IP es una de estas aplicaciones, que a pesar de su gran avance, todava no est

solucionada para todas las redes y todos los equipos a los cuales se desee aplicar. Esto es producto de que no existe la caracterstica de Calidad de Servicio (QoS) para la voz sobre IP (VoIP) en las redes inalmbricas tradicionales, y por ende no se puede asegurar una comunicacin satisfactoria para el usuario final. Proveer al usuario de Calidad de Servicio, sin afectar negativamente la red ya existente, resulta un factor decisivo al elegir la tecnologa VOIP sobre telefona tradicional.

La caracterstica de dualidad, por otro lado, se basa en permitir la transmisin de voz sobre IP

desde otros equipos mviles externos, a travs de la red inalmbrica. Un caso particular es la telefona celular, donde la dualidad consiste en poder transmitir voz sobre la red celular como tambin sobre la red inalmbrica. Para poder aplicar dualidad en una red inalmbrica, es necesario que la red soporte la comunicacin entre los equipos externos y los de la red, independiente de la marca y tecnologa de ellos. Con esta caracterstica extra se consigue una convergencia de los servicios utilizados diariamente en una empresa (o por un usuario particular) sobre un mismo canal (en este caso el canal IP), logrndose una mayor eficiencia en la utilizacin de los recursos y reduccin de los costos.

Un ejemplo particular es la conexin de un telfono mvil Apple Iphone a una red inalmbrica de

oficina, la cual permite la transmisin de voz sobre IP dentro de la red, consiguiendo as que las llamadas entre los empleados de la empresa sea a costo cero y a costos muy bajos para las comunicaciones con servicios externos, como red fija o red celular. Tambin permite la transmisin de datos, por ejemplo de servicios de email al telfono va IP. Para lograr lo anterior, aparte de modificar el equipo mvil para soportar este tipo de dualidad, es necesario implementar Calidad de Servicio en la red inalmbrica para asegurar que las comunicaciones mediante voz sobre IP cumplan con el estndar mnimo establecido por la Unin Internacional de Telecomunicaciones.

2

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivos Generales

Estudiar los factores que inciden en la Calidad de Servicio, para asegurar condiciones de operacin confiables cuando se implementa la convergencia de servicios en una red inalmbrica, en el caso de Telefona Dual.

1.2.2 Objetivos Especficos

Determinar el comportamiento de una red inalmbrica 802.11x con servicios de voz sobre IP, considerando tambin implementacin del estndar 802.11e:

Determinar el desempeo de la red para trfico UDP (User Datagram Protocol) considerando los estndares 802.11a, 802.11b y 802.11g.

Determinar el nmero de llamadas mximas simultneas por Punto de Acceso con MOS aceptable para los estndares 802.11x (considerando tanto el caso que implementa Calidad de Servicio como el caso cuando no se implementa).

Observar el comportamiento anterior para los cdecs de voz sobre IP principales

(G.711 y G.729).

Implementar dualidad de servicio en una red inalmbrica.

Estudiar el comportamiento de una llamada en curso al ser traspasada de un Punto de Acceso a otro (Handoff).

1.3 Planteamiento del Problema El inters y la demanda de aplicaciones Wi-FI multimedia, con capacidades avanzadas, crece

rpidamente, impulsada por la aparicin de nuevos dispositivos y el deseo de los usuarios de extender las funcionalidades de las tecnologas inalmbricas existentes.

Particularmente las empresas estn interesadas en el uso de aplicaciones VoIP en sus redes

inalmbricas, ya que permiten ahorrar significativamente en costos de operacin, mediante la capacidad de otorgar conectividad inalmbrica de voz a travs de toda el rea de cobertura, evitando as los altos costos que poseen los servicios celulares. Tambin existe inters en la gestin del trfico de la red, que permite a los administradores TI asignar diferentes niveles de prioridad a diferentes usuarios, como por ejemplo la asignacin de una menor prioridad al trfico generado por los usuarios considerados como visitas o asignar mayor prioridad a trficos generados en una teleconferencia.

El problema surge cuando se pretende implementar aplicaciones multimedia en una red

inalmbrica tradicional, ya que estas redes fueron creadas principalmente para manejar trfico de datos y por ende consideran todos los flujos de la red con igual prioridad de transmisin. Independiente de tipo de flujo, cuando la demanda de trfico supera el ancho de banda disponible, la tasa de transmisin efectiva de todos los flujos se reduce de manera similar. Un retardo de un segundo en la transmisin de

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un email prcticamente no es percibido por el usuario, en cambio, un pequeo aumento en la latencia o reduccin del desempeo, puede interferir en la comunicacin de una llamada VoIP, o puede resultar en prdida de tramas.

Para asegurar una buena experiencia al usuario de aplicaciones Multimedia en redes

inalmbricas, el trfico de las diferentes aplicaciones debe ser gestionado y priorizado, ya que estas aplicaciones, al ser altamente sensibles a los aumentos de latencia y reduccin de la tasa de transmisin efectiva, requieren de recursos para garantizar la Calidad de Servicio.

Existe una amplia gama de aplicaciones VoIP disponibles en el mercado, dentro de las cuales se

deben seleccionar las que mayor beneficio aportan a las empresas y al usuario particular. Especficamente la Telefona Dual resulta una solucin bastante adecuada para suplir esas necesidades. Un telfono dual permite transitar entre ambientes celulares y Wi-Fi, mejorando la movilidad, productividad, comodidad, y proporcionando ahorro, tanto en equipamiento como en llamadas.

Existen variados equipos celulares en el mercado, que poseen diferentes caractersticas y

capacidades, y por ende es necesario determinar qu dispositivos poseen las caractersticas necesarias para desempearse como un telfono dual, qu funcionalidades permite y cmo se asocia a la red inalmbrica existente. Adems, debe establecerse qu mecanismos sern utilizados para la transmisin de la voz sobre IP en esos telfonos celulares.

1.4 Metodologa

La metodologa para resolver la problemtica planteada anteriormente consiste en analizar los factores que determinan la Calidad de Servicio de las aplicaciones VoIP en un enlace inalmbrico, y determinar las componentes necesarias para la implementacin de Telefona Dual. Esto permite obtener las condiciones adecuadas para desarrollar la convergencia de servicios en una red inalmbrica. En particular se desarrollan los siguientes puntos:

Utilizar el estndar 802.11e que permite priorizar distintos tipos de trfico, implementando as Calidad de Servicio para aplicaciones Multimedia en redes inalmbricas.

Disear un procedimiento de medicin de los parmetros relevantes para el diagnstico de Calidad de Servicio de un enlace inalmbrico y un prototipo de red comn en donde se realizan las mediciones.

Efectuar un anlisis de desempeo para trfico UDP y capacidad de los Puntos de Acceso de una red inalmbrica tradicional, como tambin de una red con estndar 802.11e.

Estudiar las caractersticas de los dispositivos celulares que pueden operar como telfonos duales y determinar un mecanismo que les entregue esa propiedad.

Especificar un set de pruebas que permiten analizar el comportamiento de los telfonos duales en la red inalmbrica.

Disear una solucin que incluye los dispositivos celulares ptimos y la metodologa para implementar dualidad tanto en la red como en los dispositivos.

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1.5 Alcances del Trabajo Uno de los objetivos especficos de esta memoria consiste en determinar el comportamiento de

una red inalmbrica 802.11a/b/g/e a con servicios VoIP, para lo cual es necesario construir un prototipo de plataforma inalmbrica y disear un procedimiento de medicin de parmetros de Calidad de Servicio. El procedimiento de medicin est restringido por el desempeo, retardo de extremo a extremo y capacidad de la red, evaluada esta ltima slo por el MOS (Mean Opinion Score). Tampoco se realiza un anlisis de la red para todos los tipos de trfico, nicamente se considera trfico de Voz y de datos.

Por otro lado, el prototipo consiste en un sistema de menor tamao, el cual puede ser escalable

a un sistema de mayor envergadura. Sin embargo, no es parte de este trabajo extrapolar la implementacin de la plataforma inalmbrica a un sistema mayor, slo se limita a una red inalmbrica compuesta de a lo ms dos Puntos de Acceso, un Controlador de red inalmbrica, un Switch y dos Servidores de aplicaciones SIP.

Para la implementacin de Telefona Dual, slo se considera el uso de equipos celulares duales dentro de la categora Smartphones, que proporcionan caractersticas ms avanzadas. Se utilizan nicamente aplicaciones VoIP que soportan de manera nativa el protocolo SIP para la generacin de trfico de voz sobre IP en los dispositivos celulares. La realizacin de pruebas de funcionamiento, Handoff y medicin de Calidad de Servicio de la telefona Dual est restringida a la realizacin exitosa de una llamada SIP y no a evaluar todas las capacidades de las aplicaciones SIP, por ende no garantiza el funcionamiento perfecto de cada aplicacin.

Cabe destacar que el trabajo es desarrollado bajo una marca especfica de equipamiento de red

(Cisco Systems), tanto para la seccin cableada de la red, como para la inalmbrica. El equipamiento de telefona celular corresponde a un subconjunto de las posibilidades que ofrece el mercado. Tambin es necesario sealar que se trabaja bsicamente con una estructura de red unificada, donde los Puntos de Acceso son manejados por un Controlador de red inalmbrica. No se tiene como objetivo probar los conceptos desarrollados en esta memoria con equipos alternativos, esto queda para trabajos posteriores.

El equipamiento especfico que se emplea en esta memoria se detalla a continuacin:

Iphone 3Gs, Nokia 5800, Nokia N96, HTC magic, HTC diamond, Samsung i900, Blackberry 8900

PBX Asterisk y Callmanager

Cisco 4400 Series WLAN Controller

Dos Switch Multilayer Cisco Catalyst 3560

802.11ag LWAPP AP Dual, 802.11g LWAPP AP y 802.11ag AP

Un notebook Pentium 4 con Sistema Operativo GNU/LINUX y tarjeta inalmbrica integrada

Un servidor Pentium 4 con Sistema Operativo GNU/LINUX e interfaz Ethernet

Wireless Control System Plus versin 5

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1.6 Estructura de la Memoria El presente Trabajo de Ttulo tiene una estructura principal de seis captulos, considerando desde

la introduccin a la Telefona Dual y su problemtica en redes inalmbricas, hasta las discusiones sobre los resultados obtenidos de la implementacin de este servicio y las conclusiones finales.

El captulo actual pretende contextualizar sobre el tema principal de este trabajo, otorgando un

marco general sobre las redes inalmbricas y el desarrollo de la Telefona Dual. Presenta adems la motivacin que inspira el desarrollo del tema central de esta memoria con el propsito de explicar los objetivos, tanto generales como especficos, y las aspiraciones que se tienen del desarrollo y de los resultados de esta investigacin. Se plantean adems los beneficios y la problemtica que presenta la adopcin de la Telefona Dual en un entorno inalmbrico, junto con el detalle de la metodologa que se ejecuta para resolverla.

El captulo de Antecedentes se fundamenta en un estado del arte de las tecnologas

inalmbricas, para luego profundizar en las tecnologas basadas en el estndar IEEE 802.11. Tambin se detallan las caractersticas de la voz sobre IP y los procesos que hacen posible esa transmisin. Adems se especifica el concepto de Telefona Dual y sus implicancias. Particularmente se detalla la nocin de Calidad de Servicio junto con herramientas que permiten medir y desarrollar esta capacidad en las redes inalmbricas.

En el tercer captulo se explica en detalle la metodologa empleada para desarrollar este trabajo,

el equipamiento y el software utilizado. Asimismo se detallan los elementos, estructuras, procedimientos y pruebas efectuadas en el diseo e implementacin de una solucin a la problemtica principal de esta memoria.

En el captulo de Resultados se exhiben los resultados obtenidos de las mediciones de Calidad de

Servicio sobre la red inalmbrica prototipo diseada, junto con los resultados de las pruebas de implementacin de Telefona Dual. Adems se presentan las consideraciones que deben ser tomadas al momento de efectuar estos procedimientos.

El captulo de Anlisis y Discusin seala los problemas obtenidos durante la ejecucin de las

mediciones y pruebas sobre la plataforma inalmbrica. Se evala el comportamiento obtenido de la red con el comportamiento terico esperado, y se realiza un anlisis sobre los beneficios de la implementacin del estndar 802.11e. Adems, se determina el desempeo y capacidad mxima de la red como fin de obtener parmetros de diseo para servicios VoIP, escogiendo finalmente una solucin ptima para la implementacin de Telefona Dual.

El captulo final presenta las conclusiones y un detalle del anlisis de los resultados, en base al

planteamiento de los objetivos. Tambin se abarcan los detalles no abordados en esta memoria y los desarrollos futuros propuestos por la autora del presente trabajo.

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CAPTULO II: ANTECEDENTES El presente captulo tiene por finalidad exponer la totalidad de los conceptos en los cuales se

basa esta memoria, considerando el modo de operacin de las arquitecturas base (redes inalmbricas) que sern utilizadas, el modo en que se realiza una llamada telefnica a travs de estas redes, las caractersticas propias de la Telefona Dual y las particularidades del concepto de Calidad de Servicio que se plantean como problema.

2.1 Redes Inalmbricas

2.1.1 Definicin de Red Inalmbrica Las redes inalmbricas corresponden a sistemas de comunicacin que transmiten y reciben datos

por medio de ondas electromagnticas que viajan por el aire, permitiendo as la conexin entre equipos dentro de una misma rea de cobertura, sin la necesidad de utilizar el par trenzado, cables coaxiales o fibra ptica. Estas redes ofrecen las mismas caractersticas que las redes cableadas, en cuanto al acceso a la red privada o conexin a internet, pero permiten flexibilidad debido a la carencia de cables.

2.1.2 Caractersticas de las Redes Inalmbricas 802.11x Frente a las redes cableadas, las redes inalmbricas presentan varias ventajas. Una caracterstica

es la movilidad, que permite la comunicacin entre los nodos de una misma rea de cobertura y fcil acceso a la red. Tambin la planificacin de estas redes es menos engorrosa, por ejemplo si se quiere cablear un edificio u oficina se debe analizar la distribucin fsica de las mquinas para realizar el cableado, mientras que con una red inalmbrica slo hay que analizar la cobertura deseada de las reas importantes.

Un factor muy importante es la escalabilidad que permiten estas redes, ya que los sistemas

WLAN pueden ser configurados en una variedad de topologas para suplir las necesidades de aplicaciones e instalaciones especficas. Estas configuraciones pueden ser fcilmente alteradas y pueden variar su extensin desde redes independientes de pocos usuarios hasta redes de infraestructura completa, que permitan el transito en un rea amplia. Esto implica a su vez reduccin en los costos de ampliacin de las redes, debido a la disminucin del anlisis para la instalacin y el uso de cableado.

Por otro lado esta tecnologa presenta tambin desventajas, dentro de las cuales se puede

mencionar, una peor Calidad de Servicio que las redes cableadas, adems de una tasa de transmisin bastante menor. Generalmente se obtienen velocidades de alrededor de los 10-20 Mbps en redes inalmbricas, en comparacin con las redes cableadas donde se pueden alcanzar velocidades de 100 Mbps. La tasa de error, debida a las interferencias que se producen en el medio de transmisin, es de gran importancia, y en este caso aumenta bastante para las redes inalmbricas, del orden de 10-4 frente a 10-10 de las redes cableadas.

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2.1.3 Tipos de Redes Inalmbricas Para representar los diferentes tipos de redes inalmbricas se agrega el trmino W (proveniente

del Ingls Wireless, es decir inalmbrico) a las definiciones propuestas para los tipos de redes cableadas mostradas en la Figura II.1. Estas definiciones, con la modificacin antes descrita, son presentadas en los puntos (a), (b) y (c).

a. WPAN (Red inalmbrica de mbito personal): Estas redes cubren reas pequeas, como habitaciones, y tienen como objetivo la interconexin entre dispositivos a corta distancia.

b. WLAN (Red inalmbrica de mbito local): Estas redes cubren reas ms extensas, como casas, oficinas y edificios. En el transcurso de esta memoria se trabaja nicamente con este tipo de redes inalmbricas.

c. WWAN (Red inalmbrica de rea extensa): Para este caso el rea de cobertura de la red corresponde a reas mucho ms extensas, como por ejemplo una cuidad.

Figura II.1: mbito de uso de las redes inalmbricas segn cobertura

2.1.4 La Capa Fsica en las Redes Inalmbricas

2.1.4.1 La Capa Fsica Modelo OSI

La Capa Fsica del modelo de referencia OSI1 es la que se encarga de transmitir los bits de

informacin a travs del medio utilizado para la transmisin, y de las conexiones fsicas respectivas. Considera tanto el medio fsico (por ejemplo: cable coaxial o microondas); las caractersticas del medio (por ejemplo; tipo de cable y tipo de conectores normalizados) y la forma en la que se transmite la informacin (codificacin de seal, niveles de tensin o intensidad de corriente elctrica, modulacin, tasa binaria, entre otras.)

1 El modelo de referencia de Interconexin de Sistemas Abiertos (OSI), lanzado en 1984, fue el modelo de red descriptivo creado por la ISO (Organizacin Internacional para la Estandarizacin). Proporcion a los fabricantes un conjunto de estndares para asegurar una mayor compatibilidad e interoperabilidad entre los distintos tipos de tecnologa de red. El modelo en s mismo no puede ser considerado una arquitectura, ya que no especifica el protocolo que debe ser usado en cada capa, sino que corresponde a un modelo de referencia.

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En particular se encarga de transformar una trama de datos, proveniente de la capa de Enlace, en una seal adecuada al medio fsico utilizado en la transmisin. Estos impulsos pueden ser elctricos (transmisin por cable) o electromagnticos (transmisin sin cables). Estos ltimos, dependiendo de la frecuencia o longitud de onda de la seal, pueden ser pticos, de microondas o de radio. Cuando acta en modo recepcin el trabajo es inverso; se encarga de transformar la seal transmitida en tramas de datos binarios que sern entregados a la capa de Enlace.

2.1.4.2 Tecnologas de las Redes Inalmbricas en Capa Fsica Para cada tipo de red inalmbrica, definido en el punto 2.1.3 segn su rea de cobertura, existen

diversos estndares a nivel de Capa Fsica para la transmisin y recepcin de datos sobre estas redes, promovidos por diferentes organismos y asociaciones.

Algunos de estos estndares, segn el tipo de red donde es utilizado, se mencionan en los

puntos (i), (ii) y (iii).

i. WPAN: Tradicionalmente este tipo de redes se basa en la tecnologa de infrarrojo que permite la comunicacin entre dos elementos de la red a baja velocidad y corta distancia. Un ejemplo de esta tecnologa es el Bluetooth.

ii. WLAN: Las tecnologas ms utilizadas en este tipo de redes son las tecnologas IEEE 802.11x. Tambin se encuentran las tecnologas HIPERLAN y HomeRF.

iii. WWAN: Normalmente estas redes son utilizadas por las empresas de telefona mvil debido a las grandes reas de cobertura involucradas. Algunas de las tecnologas implementadas en estas redes son EDGE y GPRS. Se debe destacar que la presente memoria se enfoca slo en las tecnologas basadas en IEEE

802.11x, con nfasis especial en las tecnologas 802.11a/b/g sin Calidad de Servicio y tambin con soporte del estndar 802.11e. En la seccin 2.1.4.3 se explican de forma general las caractersticas del estndar 802.11x.

2.1.4.3 Redes Inalmbricas 802.11x El estndar IEEE 802.11x se utiliza en las Redes LAN inalmbricas denominadas Wi- less y fue creado con el fin de proveer conectividad a terminales mviles dentro de las redes WLAN.

El trmino Wi-Fi proviene de una asociacin internacional formada con el objetivo de asegurar la compatibilidad de los distintos productos de estas redes WLAN. Dentro de este estndar se incluyen seis tipos de modulacin por el aire. En la Figura II.2 se observa la distribucin del protocolo 802.11 x en equivalencia con las capas del modelo OSI.

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Figura II.2: Modelo OSI estndar 802.11

En el ao 1997 se especificaron para la capa fsica tres tcnicas de modulacin; infrarrojo y dos

tcnicas de corto alcance FHSS y DSSS, ambas en la banda de frecuencia de los 2.4 GHz. Estas tres tcnicas soportan una tasa de transmisin de 2 Mbps. Posteriormente en 1999, dos nuevas tcnicas de modulacin son ingresadas, soportando tasas de transmisin mayores; OFDM con 54 Mbps (802.11a) y HR-DSSS con 11 Mbps (802.11b). En el 2001 se incluy una nueva tcnica OFDM que soporta una velocidad de 54 Mbps (802.11g).

En las secciones 2.1.4.3.1 a la 2.1.4.3.7 se explican con ms detalles las caractersticas de cada

uno de los estndares 802.11x mencionados anteriormente.

2.1.4.3.1 Estndar 802.11 Infrarrojo La tcnica utilizada para el infrarrojo es de transmisin difusa con longitudes de onda a 0.85 y

tasas de transmisin de 1 y 2 [Mbps]. Las seales infrarrojas no son capaces de penetrar muros y tienen un pequeo rango de cobertura.

2.1.4.3.2 Estndar 802.11 FHSS La modulacin mediante FHSS (Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia) utiliza 79 canales

con un ancho de 1[MHz] en la banda de ISM 2.4 [GHz]. Se crea un nmero casi aleatorio de saltos en frecuencia, donde cada una de las estaciones posee la misma secuencia y est debidamente sincronizada en el tiempo para poder recibir correctamente la informacin sobre grandes distancias. Los receptores no autorizados escucharn una seal ininteligible. Produce buena resistencia al ruido, interferencia y al desvanecimiento producido por la multitrayectoria de la seal.

2.1.4.3.3 Estndar 802.11 DSSS La modulacin DSSS (Espectro Ensanchado por Secuencia Directa) tambin est restringida a 1 y

2 [Mbps]. Utiliza una tcnica similar a CDMA2 junto con modulaciones de banda base DBPSK

2 CDMA (Acceso Mltiple Por Divisin De Cdigo): mtodo de control de acceso mltiple al medio a travs de tcnicas de divisin

de cdigo para evitar colisiones.

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(Modulacin Binaria por Desplazamiento Diferencial de Fase) y DQPSK (Modulacin en Cuadratura Por Desplazamiento Diferencial De Fase) para proveer las tasas de transmisin mencionadas con anterioridad. Consiste en modular una seal portadora con un cdigo de pseudo ruido aumentando as el ancho de banda de transmisin y reduciendo el nivel de potencia de la seal. El emisor enva previamente la secuencia de manera de que los receptores puedan reconstruir la seal original.

2.1.4.3.4 Estndar 802.11a OFDM Este esquema es utilizado en una de las primeras redes LAN inalmbricas de alta velocidad,

logrando los 54 [Mbps] en la banda ISM 5[GHz]. Son utilizadas 52 frecuencias, 48 para transmisin de informacin y 4 para sincronizacin. Para la transmisin de datos se pueden utilizar 8 velocidades diferentes en Capa Fsica; 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54 Mbps. La tcnica OFDM (Multiplexin por Divisin de Frecuencias Ortogonales) utilizada es similar a CDMA y FHSS de espectro ensanchado, transmitiendo la misma informacin por mltiples frecuencias simultneamente. De esta forma la informacin es separada en varias bandas estrechas que poseen ventajas sobre la inmunidad a la interferencia. Pueden ser bandas de transmisin no contiguas permitiendo una mejor utilizacin espectral. En la Figura II.3 se muestra el Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11a.

Figura II.3: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11a

2.1.4.3.5 Estndar 802.11b HR-DSSS La tcnica de modulacin HR-DSSS (Espectro de Alta Velocidad Ensanchado por Secuencia

Directa) utiliza 11 millones de smbolos (cada smbolo puede contener uno o ms bits) por segundo en la banda de los 2.4 [GHz]. Adems, este estndar soporta 1, 2, 5.5 y 11 [Mbps]. Las dos tasas de transmisin menores utilizan modulacin de fase compatible con DSS (DBPSK y DQPSK) y las dos superiores utilizan modulacin CCK (Codificacin Complementaria en Cdigo). Las tasas de transmisin pueden ser adaptadas segn las condiciones que presente el canal (carga que est soportando y niveles de ruido e interferencia que limitan la transmisin). En la Figura II.4 se muestra el Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11b.

Figura II.4: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11b

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2.1.4.3.6 Estndar 802.11g OFDM Este protocolo, al igual que 802.11a, ocupa como tcnica de modulacin OFDM, con la diferencia

que opera en la banda ISM de 2.4 [GHz] como el estndar 802.11b. Nominalmente es capaz de superar los 54 [Mbps]. En la Figura II.5 se muestran los Formatos de Trama en Capa Fsica para 802.11g, dependiendo de la compatibilidad con 802.11b.

Figura II.5: Formato de Trama en Capa Fsica para 802.11g: a) Formato de Trama para modulacin CCK,

b) Formato de Trama para modulacin OFDM, c) Formato de Trama para modulacin mixta (CCK-OFDM)

2.1.4.3.7 Estndar 802.11e

El estndar 802.11e es una mejora a los estndares 802.11a y 802.11b. Ofrece caractersticas de Calidad de Servicio, incluyendo la priorizacin de la transmisin de datos, voz y video. Mejora la capa MAC con una estructura TDMA (Acceso Mltiple por Divisin de Tiempo) y agrega un mecanismo de correccin de errores para las aplicaciones sensibles al retardo como voz y video. En la Tabla II.1 se muestra la comparacin entre los tipos de estndar 802.11x.

Tabla II.1: Comparacin entre tipos de estndar 802.11

En particular las redes 802.11x presentan la ventaja de que utilizan bandas de frecuencias no licitadas lo que les permite operar sin la autorizacin de una institucin. Esto a su vez puede resultar perjudicial, ya que estas bandas de frecuencias estn muy propensas a interferencias y a errores de transmisin, por lo cual las tasas nominales especificadas en los estndares difcilmente son alcanzadas.

Para reducir errores, los estndares 802.11a y el 802.11b automticamente reducen la velocidad

de informacin de la capa fsica. As por ejemplo, el estndar 802.11b puede utilizar cualquiera de sus

Estndar Tasa de transferencia Banda de frecuencia

802.11 2 Mbps 2.4 GHz

802.11b 11 Mbps 2.4 GHz

802.11a 54 Mbps 5 GHz

802.11g 54 Mbps 2.4 GHz

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cuatro velocidades de informacin (11, 5.5, 2 y 1 Mbps) y el estndar 802.11a cualquiera de sus 8 (54, 48, 36, 24, 18, 12, 9 y 6 Mbps). Las velocidades mximas permisibles que muestra la Tabla II.1 slo son posibles en un ambiente libre de interferencia y a muy corta distancia. Adems la utilizacin de bandas de frecuencias distintas entre los estndares 802.11a y 802.11b hace que estas redes no puedan operar entre ellas. La aparicin de 802.11g permite la interoperabilidad de las redes expandiendo el espectro de frecuencias que presenta 802.11b, adems de aumentar las tasas de transmisin.

2.1.5 Dispositivos Inalmbricos Existen dos tipos bsicos de dispositivos inalmbricos que permiten el establecimiento de

conexiones inalmbricas dentro de una red WLAN.

a. Unidad base Inalmbrica: La unidad bsica inalmbrica se denomina Punto de Acceso (AP). Tiene como funcionalidad realizar la conversin de la seal proveniente de la red de datos Ethernet a seales de radio. Tambin acta como elemento de interconexin entre diferentes clientes inalmbricos, proporcionando un rea de cobertura para estos clientes. Puede actuar como Corta-Fuegos (Firewall) y/o ofrecer mecanismos de autentificacin, aumentando la seguridad de la red.

b. Clientes Inalmbricos: Corresponden a adaptadores inalmbricos que convierten las seales de datos Ethernet a seales de radio permitiendo que un equipo (PC porttil, impresora, PDA, telfono mvil, entre otros.) acceda a la red inalmbrica. Un cliente Inalmbrico ubicado dentro del rea de cobertura del Punto de Acceso puede comunicarse con los dems dispositivos asociados a ese Punto de Acceso, es decir, puede acceder a la red local sin necesidad de utilizar cables.

2.1.6 Modos de Operacin de las Redes Inalmbricas 802.11x Dependiendo de diversos factores como; rea de cobertura, nmero de clientes y acceso a

Internet, se pueden crear distintas topologas para una red inalmbrica. Existen dos modos generales de operacin de las redes inalmbricas 802.11x. En los puntos (i) y (ii) se explica de manera general el funcionamiento de cada uno de ellos.

i. Modo Ordenador-Ordenador (Ad-hoc): En esta topologa las estaciones se comunican entre s

directamente, sin intervencin de un Punto de Acceso, tal como se observa en la Figura II.6. Es la alternativa ms sencilla, pero presenta como inconveniente la creacin de una red aislada entre las estaciones y no ofrece alternativas de seguridad ni gestin.

ii. Modo Infraestructura: En el modo infraestructura las estaciones acceden a la red y/o a Internet a travs de uno o varios Puntos de Acceso (Figura II.7). As los clientes inalmbricos no se comunican directamente entre ellos, sino que lo hacen a travs del Punto de Acceso, lo cual permite acceder a caractersticas de seguridad y a los terminales ubicados dentro de la red cableada. Por otro lado el acceso a internet se realiza a travs de la seccin Ethernet de esta topologa. Cuando el rea a cubrir es ms extensa, se utiliza ms de un Punto de Acceso, lo que permite que los clientes inalmbricos puedan desplazarse entre las diferentes reas de cobertura

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manteniendo la conexin. El traspaso de la conexin de cliente entre un Punto de Acceso y otro se denomina Handoff.

Figura II.6: Modos de operacin Ad-Hoc Figura II.7: Modos de operacin Infraestructura

2.1.7 Capa de Enlaces de Datos

La Capa de Enlaces de Datos se divide en dos subcapas: capa MAC (Control de Acceso al Medio) y la capa LLC (Control de Enlace Lgico). Las principales diferencias de Ethernet con 802.11 se presentan en la capa MAC. El formato de trama MAC se representa en la Figura II.8.

Figura II.8: Formato de Trama MAC

Parte importante de la capa MAC, est dada por los respectivos protocolos de acceso mltiple que se utilizan para ingresar al medio de propagacin, los cuales pueden alterar el desempeo de los diferentes estndares, obtenindose un valor inferior al nominal que se propuso en la seccin 2.1.4.3. El detalle de cada campo que compone al formato de Trama MAC se describe en la Tabla II.2 y Tabla II.3.

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Tabla II.2: Definicin de los campos del formato de Trama MAC

Tabla II.3: Definicin de los campos del formato de control de Trama

2.1.7.1 Subcapa MAC 802.11 Las redes 802.11 definen dos formas de acceso al medio en la subcapa MAC, (a) mecanismo de

acceso al medio con contencin, es decir, DCF distribuida y (b) mecanismo de acceso sin contencin, es decir, PCF centralizada.

a. DCF (Funcin de Coordinacin Distribuida): Est basada en un protocolo de acceso aleatorio

mltiple con deteccin de portadora que esquiva las colisiones CSMA/CA3. No utiliza ninguna forma de control central, es decir cada estacin disputa con las otras la ocupacin del canal, determinando cuando acceder al canal. DCF es obligatorio en todas las estaciones inalmbricas. Soporta transmisin asncrona de seales sin asegurar ancho de banda y provee slo servicios de Best-Effort (servicios donde se aplica la regla de transmisin del Mejor-Esfuerzo) a travs del protocolo CSMA/CA.

b. PDF (Funcin de Coordinacin Centralizada): Permite la transmisin sncrona de seales (tiempo real) siendo capaz de proveer un acceso al medio libre de colisiones, utilizando una estacin base para controlar la actividad de un grupo. Esta funcin no est implementada en muchos de los dispositivos disponibles en el mercado, debido a que muchos fabricantes determinaron que esta caracterstica inhibe la interoperabilidad con otros Puntos de Acceso y no siempre distribuye de

3 CSMA/CA (Acceso Mltiple por Deteccin de Portadora con Evasin de Colisiones): mtodo de control de acceso mltiple al

medio a travs de tcnicas de deteccin de portadora que permiten evitar las colisiones.

Campos del formato de Trama

Definicin

Frame Control (FC) Este campo corresponde al Formato de Control de Trama que est compuesto por la versin de protocolo y tipo de trama (gestin, datos, control).

Duration/ID El valor de Duracin se usa para el clculo del NAV. Tambin en este campo se considera el valor ID de la estacin emisora -

Address Fields (1-4) Contienen hasta cuatro direcciones (origen, destino, transmisin, recepcin), dependiendo del campo de control de trama (bits ToDS y FromDS).

Sequence (Seq.) La secuencia de control consiste en un nmero de fragmento y un nmero de trama. Se usa para representar el orden de diferentes fragmentos pertenecientes a la misma trama, y para distinguir una posible duplicacin de paquetes.

Data Este campo corresponde a la informacin transmitida o recibida.

CRC (Check-sum) Campo de Control de Redundancia cclica de 32 bits.

Campos del formato de Control de Trama Definicin

Protocol Version Indica la versin del estndar IEEE 802.11.

Type Tipo de contenido; Gestin, Control, Datos.

Subtype RTS, CTS, ACK

To DS Se utiliza este campo en valor 1 cuando la trama se transmite a un sistema de distribucin (DS).

From DS Se utiliza este campo en valor 1 cuando la trama se transmite desde un sistema de distribucin (DS).

More Fragment (MF) Se utiliza este campo con valor 1 cuando hay ms fragmentos despus de ste pertenecientes a la misma trama.

Retry Indica que este fragmento es una retransmisin de un fragmento previamente enviado. (Para que el receptor reconozca la transmisin duplicada de tramas).

Power Management Indica el modo de gestin de energa en que la estacin estar despus de la transmisin de la trama.

More Data Indica que hay ms tramas en cola hacia esta estacin.

WEP (W) Indica que el cuerpo de la trama est encriptado de acuerdo con el algoritmo WEP (Wired Equivalent Privacy).

Order (O) Indica que la trama se est enviando usando la

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mejor manera que la funcin DCF el ancho de banda . En base a lo anterior, esta modalidad de acceso al medio no es considerada en la presente memoria.

2.1.7.1.1 Protocolo de Acceso al Medio CSMA/CA

El uso obligatorio de protocolo DCF implica que el acceso al medio se basa en el mecanismo CSMA, el cual considera que cada estacin toma la decisin de acceder al canal individualmente. Este comportamiento puede producir colisiones cuando dos o ms estaciones deciden acceder al canal al mismo tiempo al detectar que este est libre. Con el fin de disminuir la probabilidad de colisiones se utiliza el mecanismo CA (Collision Avoidance: Evasin de Colisiones) el cual posee dos mtodos de operacin, detallados en los puntos (i) y (ii).

i. Mecanismo de Acceso Bsico: Cuando una estacin desea transmitir, primero revisa el canal por

lo menos un tiempo DIFS (Intervalo Distribuido Entre Tramas) como muestra la Figura II.9. Si percibe el medio desocupado, la estacin elige un valor aleatorio para el contador Backoff (Contador de Inhibicin de Transmisin) dentro del rango [0, CW], el valor inicial de la ventana de contencin (CW) es CWmin. Luego de la eleccin del valor del contador de Backoff, este es disminuido en una unidad por cada vez que el medio se perciba desocupado. Si antes de que el valor del contador llegue a cero se percibe el canal ocupado, se congela la cuenta y se retoma slo cuando el medio se percibe nuevamente desocupado por un tiempo DIFS. En el momento en que se experimenta una transmisin exitosa, todas las estaciones de la red, que estn dentro del rango de cobertura de la estacin que transmite, se informan del tiempo que requerir la transmisin y detienen la cuenta regresiva del contador de Backoff por ese intervalo de tiempo. Una vez que el contador llega hasta cero, la estacin transmite. Luego de la transmisin, la estacin emisora espera recibir un ACK (Acuse de recibo) dentro de un tiempo SIFS (Intervalo Pequeo Entre Tramas). Si no se recibe el ACK se asume que el paquete se perdi y el valor de la ventana de contencin se duplica hasta alcanzar el mximo valor de CWmax. Cuando ocurre una transmisin exitosa el valor de CW vuelve a CWmin.

Figura II.9: Formato CSMA/CA, mtodo Acceso bsico

ii. Mtodo RTS/CTS: La estacin A (Figura II.10), que desea transmitir, enva un RTS (Solicitud De Envo), que posee el tamao de la trama de datos a transmitir, al receptor B. Luego B, al recibir el RTS, contesta con un CTS (Listo Para Enviar) que confirma la reserva del canal y contiene el tamao de la trama que A desea transmitir. Cuando A recibe el CTS comienza a transmitir la trama de datos y comienza un contador ACK. Si B recibe correctamente la trama, enva a A un

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ACK, terminando el intercambio de tramas entre las estaciones. El ACK se requiere porque las estaciones inalmbricas no pueden escuchar las colisiones mientras envan datos. Cuando en A se supera el tiempo estimado y no se ha recibido la trama ACK, se ejecuta nuevamente el algoritmo. Las dems estaciones que estn dentro del radio de cobertura de las estaciones en cuestin, perciben el RST o el CTS, notando que el canal se encuentra ocupado por lo que esperan en silencio el tiempo que dura el intercambio. Estos tiempos de silencio de C y D se denotan NAV (Vector de Ubicacin de Red). El valor de NAV tiene que ser cero antes de que una estacin intente enviar una trama, debido a que cada estacin sabe que durante ese tiempo ya hay otra estacin emitiendo y, si trata de emitir, entrar en estado de contencin, cosa que trata de evitar.

Figura II.10: Formato CSMA/CA, mtodo RTS/CTS

En canales inalmbricos muy ruidosos pueden provocarse muchas retransmisiones entre las estaciones debido a las interferencias que ocurren en las tramas. Para prevenir estos efectos se realiza un proceso de fragmentacin de los datos a transmitir. Por cada fragmento enviado se debe recibir un ACK antes de transmitir el siguiente. La fragmentacin aumenta el desempeo (Throughput) de la red, ya que si se realiza una retransmisin, ser slo del fragmento y no de toda la trama.

2.2 Voz sobre IP

La tecnologa VoIP (voz sobre IP) es una tecnologa que transmite paquetes de voz usando el protocolo de internet (IP). Tradicionalmente las comunicaciones por voz han sido transmitidas de forma dedicada a travs de redes de circuitos conmutados de telefona que son operados por las Compaas de Telfonos. La telefona IP, por otro lado, utiliza una nica red de datos para transmitir voz y sealizacin, creando as una red consolidada. El desafo entonces es implementar voz sobre IP sobre un diseo de infraestructura que cumpla con los requerimientos de Calidad de Servicio.

Las redes IP fueron creadas principalmente para manejar el trfico de datos y por ende no

garantizan Calidad de Servicio para el trfico de tiempo real, lo cual afecta significativamente la calidad de la comunicacin mediante voz en estas redes. Esto se debe a que las comunicaciones de voz sobre IP utilizan los protocolos RTP sobre UDP/IP, los cuales no estn orientados a la conexin y por ende slo manejan trfico bajo el concepto de Mejor-Esfuerzo. El protocolo RTP utilizado para la transmisin de la voz sobre IP cumple con funciones de transporte de extremo a extremo para aplicaciones de tiempo real, pero no reserva recursos para estas aplicaciones y tampoco garantiza Calidad de Servicio.

El avance de las tecnologas ha permitido un gran aumento del ancho de banda tanto para las

redes cableadas, como para las redes inalmbricas, permitiendo as mantener una conversacin

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telefnica a travs de Internet con bastante calidad. Adems los aspectos positivos que presentan las redes inalmbricas, como es la reduccin de costos de instalacin, simplicidad y movilidad han creado un gran inters por utilizar la tecnologa VoIP. En la Tabla II.4 se describen las ventajas y desventajas del uso de telefona IP.

Ventajas Telefona IP Desventajas Telefona IP

Menor costo: Esto se debe bsicamente a que se utiliza la misma red para la transmisin de datos y voz.

Necesidad conexin Banda Ancha: VoIP requiere de una conexin de banda ancha.

Movilidad: Con VoIP se puede realizar una llamada desde cualquier lado que exista conectividad a Internet.

Necesidad de conexin elctrica: En caso de un corte elctrico, los telfonos de la telefona convencional siguen funcionando, pero los telfonos VoIP no (excepto que se trate de telfonos inalmbricos).

Otras: Permite la interoperabilidad de diversos proveedores, el uso de las redes de datos existentes y el no pago de SLM ni larga distancia en las llamadas sobre IP.

Problemas de Calidad de Servicio: La calidad de servicio de VoIP se ve afectada por la calidad de las redes datos, es decir, puede ser afectada por problemas como la alta latencia (tiempo de respuesta) o la prdida de paquetes.

Tabla II.4: Ventajas y Desventajas del uso de la telefona IP

2.2.1 Arquitectura de Red

El estndar VoIP fue definido en 1996 por la Unin Internacional de Telecomunicaciones UIT, el cual explica una seria de normas orientadas a los distintos fabricantes, con el fin lograr interoperabilidad entre ellos. Se definen tres elementos fundamentales en su estructura, descritos en los puntos (a), (b) y (c) de esta seccin.

a. Terminales: Corresponden a unidades de control que proporcional la sealizacin para manejar

las llamadas mediante los protocolos de voz sobre IP. Son sustitutos de los telfonos actuales.

b. Gatekeepers: Cumplen la funcionalidad de controlar la admisin y traducir las direcciones IP de las llamadas en nmeros telefnicos. Son el centro de toda la organizacin VoIP y son anlogas a las actuales centrales telefnicas.

c. Puerta de enlace (Gateway): Este elemento proporciona la traduccin de los protocolos de voz y

la decodificacin/codificacin de la comunicacin de voz de un punto VoIP con un punto de telefona conmutada. Corresponde al enlace con la red telefnica tradicional, actuando de forma transparente para el usuario. Cuando se utiliza la tecnologa VoIP, los flujos de audio se dividen en paquetes para ser

transportados sobre redes basadas en IP, pero los protocolos de las redes IP no fueron diseados para el fluido en tiempo real de audio o cualquier otro tipo de medio de comunicacin. Debido a esto, fue necesario crear nuevos protocolos para VoIP, cuyo mecanismo de conexin abarca una serie de transacciones de sealizacin entre terminales que cargan dos flujos de audio para cada direccin de la conversacin.

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2.2.2 Protocolos de Vo z sobre IP

Corresponde al lenguaje que utilizarn los distintos dispositivos VoIP para su conexin. Se utilizan para establecer, modificar y terminar las comunicaciones de voz sobre IP. Tambin sirven para establecer presencia, transportar informacin de localizacin y negociar capacidades de red.

En los puntos (i) a (viii) se detallan, por orden de antigedad (de ms antiguo a ms nuevo), los protocolos de sealizacin de VoIP existentes.

i. H.323: Protocolo definido por la UIT-T para comunicaciones en tiempo real sobre redes de

paquetes.

ii. SIP: Protocolo definido por la IETF creado para la iniciacin, modificacin y finalizacin de sesiones multimedia.

iii. MGCP: Protocolo de control de media propietario de Cisco.

iv. Megaco (H.248): Protocolo de control MGCP avanzado, creado por la UIT-T y la IETF.

v. SCCP: Protocolo propiedad de Cisco para la comunicacin entre un cliente Skinny y un Callmanager Cisco.

vi. IAX: Protocolo original para la comunicacin entre PBXs Asterisk4 (obsoleto).

vii. Skype Protocol: Protocolo propietario peer-to-peer utilizado en la aplicacin Skype.

viii. IAX2: Protocolo para la comunicacin entre PBXs Asterisk en reemplazo de IAX.

Haciendo referencia al uso habitual de estos protocolos y al enfoque de la presente memoria,

slo se explica con ms detalle, en la seccin 2.2, el protocolo (ii) SIP.

2.2.2.1 SIP (Protocolo de inicio de sesin)

Creado en 1999 con la intencin de ser el estndar para la iniciacin, modificacin y finalizacin de sesiones interactivas de usuario. Es uno de los protocolos de sealizacin ms utilizados en la telefona IP junto con H.323.

Funciona a nivel de la Capa de Aplicacin (puerto 5060 tanto en UDP como en TCP) y es un

protocolo libre, abierto a nuevas modificaciones y no ligado a ninguna empresa ni entidad privada. Se integra con otros servicios de internet como: mail, Web, correo de voz, mensajera instantnea, conferencia multi-usuarios, entre otros. Es utilizado para estableces y modificar sesiones multimedia, aportando al usuario con caractersticas de movilidad y presencia.

Las opciones de servicios que agrega SIP, a las caractersticas propias de la telefona normal, se

describen en la Tabla II.5.

4 El trmino PBX (Private Branch Exchange) se utiliza para denominar a un dispositivo que acta como una central telefnica,

encargndose de establecer conexiones entre terminales de una misma empresa, o cursar llamadas al exterior. Una PBX Asterisk es un dispositivo al que se le integra un software llamado Asterisk, el cual le proporciona las caractersticas de una central telefnica IP.

http://es.wikipedia.org/wiki/Protocolos_de_VoIPhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cisco

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Servicios tpicos de telefona tradicional Nuevos servicios agregados por SIP

ID del que realiza la llamada Integracin de Voz con Web

Caractersticas de central telefnica (PBX) Servicios programables

Reenvo de llamadas Ruteo multidestino

Transferencia de llamadas Presencia

Caractersticas de Redes Avanzadas Inteligentes (AIN) Mensajera Instantnea

Telfonos gratuitos Multimedia

Servicio de transferencia de llamadas avanzado (Find me/follow me) Notificacin de eventos

Llamadas de conferencia Preferencias de llamada entrante y saliente

Mensajera Unificada

Tabla II.5: Tipos de servicios SIP

Usando un modelo de cliente-Servidor, SIP define entidades lgicas que pueden ser

implementadas de manera separada o en conjunto en el mismo dispositivo. Algunas de las entidades funcionales ms importantes se describen en los puntos (a) hasta (e).

a. User Agent: Existen dos tipos de agentes de usuario; el User Agent Client, que corresponde al

usuario que inicia la solicitud SIP, y el User Agent Server, que contacta al usuario cuando acepta la solicitud SIP.

b. SIP Proxy: Acta como cliente y Servidor de aplicaciones SIP, ya que realiza a otros Servidores SIP, las solicitudes SIP generadas a l por parte de los clientes SIP.

c. Registrar: Corresponde a un Servidor de aplicaciones SIP que recibe, autentifica y acepta las solicitudes REGISTER de los clientes SIP.

d. Location Server: Se encarga de almacenar la informacin de los usuarios en una base de datos y determina a que IP se le entrega la solicitud.

e. Redirect Server: Responde a las peticiones SIP con una direccin donde el solicitante puede contactar el directorio de la entidad deseada. No acepta ni inicializa sus propias solicitudes.

Los clientes envan solicitudes SIP que son aceptadas por los Servidores, ejecutando estos ltimos los mtodos solicitados y respondiendo. La especificacin SIP define seis mtodos que pueden ser solicitados (del (1) al (6)). En la Figura II.11 se muestra el establecimiento de una sesin SIP con un servidor Proxy. Para el caso particular de telefona IP, SIP puede incluir protocolos como: TCP/UDP, RTP y SDP.

1. REGISTER: Permite al usuario o a un tercero registrar informacin de contacto con un servidor.

2. INVITE: Inicializa la secuencia de sealizacin de la llamada.

3. ACK: Maneja el establecimiento de la sesin.

4. CANCEL: Tambin maneja el establecimiento de la sesin.

5. BYE: Termina la sesin.

6. OPTIONS: Consulta al servidor sobre sus facultades.

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Figura II.11: Establecimiento de sesin SIP con un Servidor Proxy

2.2.2.1.1 RTP (Real time transport Protocol)

El protocolo RTP es un protocolo de la Capa de ATCP en lo que es transmisin en tiempo real. Entra en accin una vez que se encuentra establecida la llamada, encargndose de la transmisin de informacin en tiempo real. En la Figura II.12 se muestra el Formato de la Trama RTP.

Este protocolo se cre especficamente para la transmisin de audio y video gracias a sus

cabeceras que sincronizan imagen y sonido, determinan si se han perdido o no paquetes y como fue su orden de recibimiento. Est desarrollado por el grupo de trabajo de transporte de audio y video de la IETF y fue publicado por primera vez en 1996, ao en que apareci el concepto de telefnica IP.

Se utiliza RTP junto a protocolo RTCP, ya que ste ltimo se encarga de mantener la informacin

de control sobre RTP, con respecto a parmetros de Calidad de Servicio entregados por RTP.

Figura II.12: Formato de Trama RTP

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2.2.3 Cdecs de VOIP

Para la transmisin de voz sobre IP, se digitaliza primero la seal analgica de la voz y posteriormente se agrupa en paquetes que sern enviados sobre la red IP. Los cdecs5 se encargan de digitalizar y comprimir la voz, formando esos paquetes. Se diferencian en sus caractersticas de utilizacin del ancho de banda y de la deteccin y correccin de errores, incurriendo en una negociacin entre la calidad de voz y el ancho de banda utilizado. En la Tabla II.6 se muestran los anchos de banda de los diferentes cdecs que se utilizan en la actualidad. Los cdecs de voz principales son (i) G.711 y (ii) G.729.

Cdec Algoritmo Tamao de Tramas Ancho de banda [Kbps]

G.711 PCM 20 ms 64

G.726 ADPCM 0.125 ms 16, 24, 32, 40

G.727 E-ADPCM 0.125 ms 16, 24, 32, 40

G.728 LD-CELP 0.625 ms 16

G.729 CS-CELP 10 ms 8

G.723.1 CELP 30 ms 6.3, 5.3

Tabla II.6: Ancho de Banda de los diferentes cdecs de VoIP

i. Cdec G.729: El cdec G.729 es un algoritmo de compresin de audio de voz en tramas de 10 milisegundos, utilizando CS-ACELP (Estructura conjugada de prediccin lineal algebraica con excitacin por cdigo). Requiere poco ancho de banda y opera a una tasa de 8 kbits/s, pero existen extensiones las cuales suministran tambin tasas de 6.4 kbit/s y de 11.8 kbit/s, obtenindose una peor o mejor calidad en la conversacin respectivamente. La codificacin G.729 se realiza por software, y por ende genera una gran carga para el procesador.

ii. Cdec G.711: Este cdec utiliza modulacin PCM (Modulacin por impulsos codificados) con un esquema de codificacin sin comprimir con una tasa de codificacin de 64 Kbps. Existen dos versiones de este cdec; Ley U (U-law) y Ley A (A-law). La versin U-law proviene del estndar T1 usado en Norteamrica y Japn, en cambio A-law proviene del estndar E1 usado en el resto del mundo. Estas versiones se diferencian en el tipo de mtodo logartmico de muestro de la seal. Como este cdec no utiliza ningn tipo de compresin, entrega un tiempo de retardo menor y una mejor calidad de voz, pero a la vez necesita ms ancho de banda que otros cdecs.

2.3 Telefona Dual

Un telfono dual corresponde a un telfono que utiliza ms de una tcnica para enviar y recibir voz y datos. Esto aplica tanto a telfonos mviles inalmbricos como a telfonos fijos.

Existen tres tipos de Telfonos Duales, los cuales se detallan en los puntos (a), (b) y (c).

a. Compatibilidad de red: En esta categora se agrupan los telfonos mviles que contienen dos tipos de radios celulares para la voz y datos. Combinan la tecnologa GSM con la tecnologa CDMA.

5 Un cdec es la abreviatura de un codificador/decodificador.

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b. Radio celular y radio no celular: En esta categora se encuentran los telfonos mviles que contienen radio celular y radio no celular para la comunicacin a travs de voz y de datos. En este grupo se combina la tecnologa celular, es decir GSM/CDMA/W-CDMA, con tecnologas como IEEE 802.11 o DECT (Telecomunicaciones Inalmbricas Mejoradas Digitalmente). Cuando estos telfonos estn conectados a la red celular se pueden utilizar como telfonos celulares normales y al estar dentro del rango de una red Wi-Fi o DECT, el telfono puede utilizar esa red para la transmisin de voz y de datos. Este mtodo de operacin permite reducir costos, mejorar la cobertura y aumentar la velocidad de transmisin de datos.

c. Telfonos fijos (o cableados): Este grupo est compuesto por los telfonos fijos que soportan tecnologas VoIP y del Servicio telefnico tradicional, permitiendo as realizar llamadas de voz sobre IP, como tambin llamadas a travs de la red de circuitos conmutada. De las tres categoras anteriores, la presente memoria slo se enfoca en los telfonos duales que

soportan tecnologas tanto de radio celular como de radio IEEE 802.11.

2.3.1 Telfonos Duales con radios Celular y Wi -Fi

Estos telfonos duales permiten transitar entre ambientes celulares y Wi-Fi, mejorando la movilidad, productividad, comodidad y ahorro para las empresas y el usuario particular. Las llamadas en el telfono dual se realizan como si este fuera un telfono mvil tradicional, pero son desviadas a una red Wi-Fi, para transferirlas posteriormente a la red telefnica fija tradicional sin que el usuario sea consciente de todos los cambios. Esta caracterstica se denomina convergencia entre fijo y mvil.

Normalmente las empresas poseen una infraestructura inalmbrica, lo cual resulta ventajoso por

el hecho de no necesitar, en muchos casos, implementar una plataforma inalmbrica completamente nueva para poder utilizar esta solucin. Tambin permite prescindir, por ejemplo, de la utilizacin de varios terminales telefnicos cuando un empleado se encuentra en su empresa, ya que solo se utiliza el telfono dual. Esto proporciona un ahorro del costo de las llamadas gracias a la conexin inalmbrica aportada por determinadas reas de cobertura.

El xito de esta solucin depende de la Calidad de Servicio que se garantice, y los

administradores de sistemas sern los encargados de determinar no slo las reas de cobertura para esta nueva solucin, sino que tambin el ancho de banda que se destina para las aplicaciones de voz sobre IP. Segn lo anterior, se considera un factor importante la aprobacin del estndar IEEE 802.11e, que tiene como objetivo asegurar la calidad del servicio tanto para la voz como de las aplicaciones multimedia sobre estas redes inalmbricas.

Los telfonos duales normalmente son Smartphones (Telfonos Inteligentes). Un Smartphone es

un dispositivo electrnico que se utiliza como telfono mvil y posee caractersticas simil