El desarrollo de tecnologías de VoIP (Voice over Internet Protocol) han tenido una gran aceptación por parte de empresas que buscan una reducción de costes para sus comunicaciones de voz, principalmente PYMES (Pequeñas y Medianas Empresas). El término VoIP no debe confundirse con ToIP (Telephony over IP), VoIP se refiere a la tecnología necesaria para la comunicación de voz a través de IP, mientras que, ToIP es un servicio telefónico para los usuarios que utiliza VoIP como tecnología para dar dicho servicio.

VoIP permite la transmisión de voz por medio de una red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, consiste en la digitalización de la señales de voz por medio de un codec. El consumo de ancho de banda de una comunicación de este tipo está directamente relacionada al codec como se muestra en la Tabla # 1.

Tabla # 1: Ancho de banda según codec.

Por otro lado, VoIP hace uso de diversos tipos de técnicas para la señalización de la llamada, no habiendo un protocolo definido en este ámbito. Uno de los protocolo utilizados con este fin en SIP (Session Initiation Protocol), además, se encuentran implementaciones con H.323 (una recomendación del sector de telecomunicaciones de la ITU, ITU-T) o IAX (Inter-Asterisk eXchange protocol, nativo de Asterisk private branch exchange, PBX).

SIP es uno de los protocolo con mayor impacto en la implementación de ToIP. Dicho protocolo, se encarga de la señalización extremo a extremo de la comunicación, realiza los procedimientos necesarios para el establecimiento de la llamada, la modificación y la finalización de la comunicación. Para la transmisión de datos en tiempo real, VoIP hace uso del protocolo RTP (Real-time Transport Protocol), dicho protocolo se encarga del control de la transmisión en las sesiones de aplicaciones multimedia y utiliza como protocolo de transporte UDP (User Datagram Protocol). En la Figura # 1, se observa la distribución de los encabezados de cada uno de los paquetes de VoIP.

Figura # 1: Paquete VoIP transmitido por las estaciones.

La red de telecomunicaciones de un ISP (Proveedor de Servicios de Internet) es en realidad una interacción de diversos tipos de redes, dentro de las que puede destacar LTE (4G) como una red de acceso al usuario final. El flujo de información que llega al usuario, atraviesa diversas infraestructuras por las que el proveedor de servicios realiza el tránsito de los datos, bajo esta perspectiva se comentarán algunos de los puntos necesarios de tener en cuenta a la hora de asegurar la QoS (Calidad de Servicio) en este tipo de entornos.

Desde el punto de vista de gestión, LTE permite definir perfiles y clases de servicios, los cuales son claves cuando se negocian los requerimiento de QoS del móvil durante el establecimiento de una comunicación, el tránsito de los paquetes durante la misma, incluso en los traspasos. Sin embargo, para asegurar la QoS extremo a extremo es necesario tener en cuenta tanto la red de acceso como la de transporte.

Red de transporte

Un escenario típico de un proveedor se servicios de Internet podría describirse como se muestra en la Figura # 1, en ella se puede ver como LTE solamente forman parte de la red de acceso de un proveedor. El ISP posee diversos tipos de redes de acceso, en función de los servicios que brinda. Toda la infraestructura necesaria para el transporte de la información proveniente de las redes de acceso, debe de transitar por el núcleo de red, éste también se interconecta con otros tipos diferentes de redes, donde usualmente se ubica el servicio final al que el usuario desea acceder (Internet, PSTN, servicios ftp, video streaming, voz u otros).

Figura # 1. Topología simplificada de un ISP [2].

Las macroceldas no son muy eficientes [1] en el ámbito residencial debido a los problemas de penetración que se han mencionado en un artículo anterior, además, en las macroceldas se encuentran muchos usuarios y es más difícil proveer QoS a todos ellos. Por estos motivos los Proveedores de Servicios de Internet (ISP) han optado por la implementación de femtoceldas a nivel residencial con el fin de aumentar la calidad de los servicios brindados.

Las femtoceldas son estaciones base de baja potencia y bajo costo que proveen una alta calidad de los servicios celulares a nivel residencial, en este ámbito ofrecen una cobertura de aproximadamente 10 m [2], están diseñadas para integrarse de manera automática a las redes macrocelulares. Se integra con el operador móvil mediante una conexión de banda ancha, típicamente ADSL [2, 3], como puede apreciarse en la Figura # 1. Sin embargo también se puede realizar por medio de un enlace radio como se menciona en [4]. En General, la femtocelda hace que el tráfico del sistema celular proveniente del hogar, se desvíe por la conexión de banda ancha, liberando el consumo de recursos de la macrocelda.

Figura # 1: Femto-celda típica [3].

El espectro

En relación al espectro, LTE se torna bastante flexible permitiendo anchos de banda de 1.25MHz, 1.6MHz, 2.5MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz and 20MHz en el enlace descendente así como en el ascendente [4]. Además, soporta transmisión broadcast en modos solamente descendente y descendente-ascendente, por otro lado, los recursos de radio pueden modificarse para transmisiones broadcast según las necesidades del operador.

Los diversos escenarios que se presentan entre la interacción de diferentes proveedores de servicios y las otras redes de las que disponen, no se ven afectados en gran medida ya que los fabricantes han previsto la coexistencia dentro de la misma área geográfica de la EUTRAN con otro tipo de redes como 3G y la coexistencia entre operadores adyacentes, así también, es el caso del solapamiento en los límites de los países [4].

La eficiencia espectral que presenta LTE supera en buena medida a HSPA+, estos son los resultados de Telefónica [9], el estudio contempla un escenario de centros urbanos con alta densidad de edificios, configuración de antenas MIMO 2x2 para los dos casos y utilizando 64QAM como esquema de modulación, con esto, el estudio asegura que LTE supera en eficiencia espectral a HSPA+ por un 20% a plena carga. De la Figura #1 se deduce que para centros rurales o suburbanos las prestaciones de LTE serán mayores, además, a lo largo de la gráfica se denota la superioridad de LTE.

Figura # 1: Eficiencia espectral en función del uso de recursos [9].