Calidad de servicio en Internet

VoIP. Necesidad de la calidad de servicio en Internet

Cuando se empezó a utilizar Internet para transmitir conversaciones de voz o de vídeo nos encontramos con el inconveniente de que esta red no estaba pensada para transmitir un flujo de datos en tiempo real. Para arreglarlo, hubo que tomar la decisión de diferenciar las distintas necesidades de red que tienen los distintos servicios. La solución estuvo en definir lo que se conoce como calidad de servicio en Internet.

Inconvenientes de Internet para la VoIP

Las redes IP hacen lo posible por gestionar absolutamente todo el tráfico que reciben de sus usuarios. Cuando este tráfico se mantiene dentro de unos límites, los paquetes van pasando de nodo en nodo hasta llegar a su destino sin sufrir mayores inconvenientes. No obstante, conforme el tráfico aumenta, determinados dispositivos o enlaces de la red empiezan a estar saturados, con lo que los paquetes se van almacenando en memorias intermedias (búferes) para irlos gestionando poco a poco conforme se van liberando los recursos. Si se llegan a saturar las memorias intermedias, los nuevos paquetes que llegan se desechan directamente.

Este modelo de red está basado en hacer todo lo posible (lo que en inglés se conoce como best effort network). Tiene el inconveniente de no poder garantizar ni que los paquetes vayan a llegar a su destino ni el tiempo que van a tardar en hacerlo. Por otro lado, como las cargas de trabajo se producen de forma aleatoria en distintos dispositivos de la red, los paquetes de una misma sesión pueden sufrir retardos distintos, dando lugar al jitter o fluctuación de retardo.

Funcionamiento del router
Funcionamiento del router

Diferenciar en tráfico VoIP del resto de tráfico

Ciertamente, si los paquetes que sufren retrasos corresponden a un correo electrónico, a una página Web o a una transferencia de archivo, estos milisegundos adicionales que les lleva alcanzar su destino no suponen una merma del servicio. Por otro lado, para evitar la pérdida de paquetes se diseñó el protocolo TCP. Con este protocolo se detecta dicha pérdida y se reenvía el paquete; eso sí, a cambio de cierto retardo.

Como se puede suponer, el problema se produce cuando estos paquetes pertenecen a aplicaciones de tiempo real (transmisiones de voz y vídeo fundamentalmente). En estos casos, un retardo adicional de unos milisegundos o la fluctuación del retardo de los distintos paquetes, puede degradar significativamente la calidad de servicio. Esto quiere decir que, en estos casos, la voz o el vídeo se escucharán o se verá con peor calidad.

Necesidades de los distintos tipos de tráfico de las redes IP
Necesidades de los distintos tipos de tráfico de las redes IP

Existen dos alternativas para poder diferenciar los tipos de tráfico y resolver el problema de la congestión de la red:

  • Sobredimensionar la red. Si todos los enlaces de la red dispusieran de un ancho de banda mucho mayor del necesario, aún en las peores condiciones de tráfico, la red nunca llegaría a estar congestionada. Todo el tráfico que llega a un dispositivo sería reenviado inmediatamente por su ruta correspondiente, sin retardo. El inconveniente de esta solución es que para asegurar que una ruta no va a sufrir congestión, aún en las peores condiciones, habría que multiplicar su capacidad por 10 o por 100, con el consiguiente incremento de coste que esto supone. Una forma de sobredimensionar la red es utilizar redes separadas para cada tipo de tráfico, dimensionada cada una de ellas de acuerdo a sus propias necesidades. En cualquier caso, sobredimensionar no cabe duda de que es una solución, pero excesivamente cara.
  • Técnicas de calidad de servicio. Si determinadas aplicaciones no son sensibles al retardo o fluctuaciones de retardo (correo electrónico, Web o transferencia de archivos), mientras que otras sí lo son (voz y vídeo), si se diferenciara el tráfico de cada una de ellas, la red podría ofrecerles un tratamiento distinto, satisfaciendo de esta forma las distintas necesidades sin aumentar considerablemente el coste de red. A este sistema se lo conoce como de calidad de servicio o QoS (Quality of Service).

Por tanto, las técnicas de QoS son la mejor forma de adaptar una red IP para que pueda ser utilizada por todo tipo de servicios. No obstante, salvo en el caso de redes IP privadas, la QoS tiene un inconveniente: Internet está formada por múltiples redes interconectadas sin garantía de que todas ellas apliquen las mismas soluciones de QoS. En el caso de las redes IP privadas, como por ejemplo una red corporativa de una empresa o la de un proveedor ISP, todos los nodos pueden tener instalado un mismo sistema de QoS y, por tanto, no tiene que haber problemas de falta de homogeneidad.

Efecto de la calidad de servicio
Efecto de la calidad de servicio

Cómo se mide la calidad de servicio

Otra pregunta distinta sería cómo se mide la calidad de servicio. Desde el punto de vista general se podría decir que es una medida del cumplimiento de las expectativas del cliente. Llevando esto a la voz, básicamente, el cliente espera que el establecimiento de la llamada se produzca de forma rápida y poder disfrutar de una buena calidad de sonido durante el transcurso de la comunicación. Si trasladamos esto a las redes IP estaríamos hablando en términos de ancho de banda, pérdida de paquetes, retardo y fluctuaciones de retardo (jitter). A este respecto, se pueden consultar el artículo:

Conviene destacar que cuando se habla de QoS se está haciendo referencia exclusivamente a las prestaciones de la red. No se considera la influencia que tienen las distintas técnicas de codificación, los protocolos de transporte (RTP/RTCP) o de señalización (SIP o H323) en la calidad final del servicio que se ofrece al usuario. Tampoco se consideran las aplicaciones de usuario o los terminales utilizados.

La calidad más allá de la técnica

Un usuario de un servicio de telefonía IP no tiene por qué conocer los detalles de cómo un operador resuelve su llamada, lo que le importa es establecer su comunicación con comodidad y mantener una conversación con calidad de voz. Lo cierto es que ese es también el objetivo del operador del servicio. Sin embargo, en Internet ocurre que una llamada telefónica puede iniciarse en la red de un operador y terminarse en la de otro, pudiendo atravesar distintas redes intermedias. Basta con que una de las redes no trabaje orientada a la calidad para que el servicio que perciba el usuario sea deficiente.

Hay que tener en cuenta que no todas las redes que forman Internet se gestionan de la misma forma o de acuerdo con los mismos criterios. Por tanto, la única forma de garantizar la calidad del servicio es haciendo que la comunicación se establezca dentro de una misma red o entre redes que trabajan de una forma conjunta en estos temas.

Para hacer que dos o más redes trabajen de una forma coordinada en relación con la calidad de servicio se deben definir primero las necesidades de cada una de ellas y determinar las soluciones técnicas correspondientes. A continuación se crea un documento que recoja lo que cada red (cada operador) debe esperar de la otra y lo que debe ofrecerle. Esto se conoce como SLA (Service Level Agreements, ‘Acuerdos de nivel de servicio’). Por tanto, un SLA es un acuerdo entre operadores que recoge sus compromisos en cuanto a la calidad de servicio, así como, las penalizaciones correspondientes si no se cumple lo pactado.

Hasta que todos los proveedores de Internet participen en estos acuerdos de calidad de servicio, no se podrá garantizar unas comunicaciones de calidad entre cualquier punto de la red. Por este motivo, los operadores suelen diferenciar en sus contratos la calidad ofertada dentro de su red y con el resto de Internet.

Por otro lado, la calidad de servicio es algo más que una buena calidad de voz. Uno de los grandes aportes de esta red es su gran potencial para añadirle nuevos servicios a la voz. Por tanto, también en estos aspectos, hay que satisfacer a los clientes. No solo hay que dar un servicio de calidad, sino aportar nuevos servicios que ayuden al cliente a tomar ventaja en este entorno tan competitivo.

Más información

REF: VOIP PG190-193

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