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Calculo de ancho de banda para VoIP


Calculo de ancho de banda para VoIPUno de los grandes problemas que se presentan cuando se instalan extensiones remotas a servidores Elastix, en enlaces de datos de baja velocidad (menos de 1Mbps) es el limitado recurso de ancho de banda, problema que se agudiza aun mas cuando estas extensiones se comunican por medio de Internet.

No es recomendable colocar extensiones en enlaces de datos de baja velocidad sin aplicar tecnicas de calidad de servicio (QoS) ya que la calidad de la voz se vera afectada significativamente.

En el siguiente articulo se explica de una manera bastantes comprensible un metodo para calcular el ancho de banda necesario en base a la cantidad de llamadas concurrentes y el codec de compresion a utilizar.

Metodo simplificado para el calculo de ancho de banda para VoIP

Un punto fundamental en el diseño de redes o rediseño de redes existentes para el transporte de voz sobre IP (VoIP), es el cálculo del ancho de banda necesario para la prestación adecuada del servicio.
El requerimiento del ancho de banda necesario en un enlace para el transporte de voz paquetizada sobre IP es el resultante de 2 factores:

  • El número de llamadas concurrentes.
    Se suele denominar “llamadas concurrentes” a la estimación de la cantidad máxima de llamadas simultáneas que se podrán cursar sobre un enlace.
    Esta estimación debe considerar tanto la cantidad actual de llamadas telefónicas simultáneas entre diferentes puntos, como el posible margen de crecimiento y las políticas de la organización al respecto.
  • El requerimiento de ancho de banda para cursar cada conversación telefónica.
    Cuando se implementa voz sobre IP se asume un conjunto de elecciones que impactan en ese requerimiento: CODEC, opciones de compresión, enlaces sobre los que se rutearán las llamadas, etc.

Para desarrollar el método, apelaré como otras veces a un ejemplo que nos permita comprenderlo más fácilmente.

Paso 1 – Calcular el tamaño de las tramas de voz.
Para esta tarea, podemos utilizar el siguiente procedimiento:

  • Este parámetro es el resultado del CODEC utilizado, que da como resultado el tamaño de la porción de datos. A esto debe sumarse el tamaño de los encabezados de capa 4, capa 3 y capa 2.Tamaño de trama = Payload + Enc. 4 + Enc. 3 + Enc. 2Por ejemplo, las tramas obtenidas al utilizar G.729 tienen una longitud de 20 Bytes, a eso debemos sumarle los encabezados RTP, UDP e IP necesarios, que son 40B adicionales, y luego el encabezado de capa de enlace, que suponiendo que se trata de una trama PPP agrega 6B.

    Tamaño de trama = 20B + 40B + 6B = 66B

  • Dado el peso del encabezado en el tamaño de la trama a transmitir, en enlaces de bajo ancho de banda (menos de 768 Kbps) es conveniente aplicar compresión de los encabezados de capa 3 y capa 4, lo que se suele denominar compresión de RTP (cRTP). Esto reduce esos 40B iniciales a 2 o 4B. De este modo nuestro cálculo queda:Tamaño de trama = 20B + 2B + 6B = 28B
  • A fin de continuar el cálculo, es necesario convertir el tamaño expresado en Bytes a bits (1B = 8b):28 Bytes x 8 bits/Byte = 224 bits/trama

Paso 2 – Calcular el ancho de banda requerido por una llamada.

  • Los CODECs actualmente utilizados para la digitalización de voz (G.711, G.728, G.728) generan 50 tramas por segundo.
  • Para calcular el ancho de banda requerido para cada llamada debemos multiplicar el tamaño de cada trama por la cantidad de tramas que se envían por segundo:BW/llamada = tamaño de la trama x tramas por segundoBW/llamada = 224 bits/trama x 50 tramas/seg. = 11200 bps/llamada

Paso 3 – Calcular el ancho de banda requeridod en la implementación.

  • Se debe considerar el número de llamadas concurrentes, y multiplicar el ancho de banda requerido para cada llamada por el número de llamadas concurrentes.BW requerido = BW/llamada x llamadas concurrentesPara nuestro ejemplo vamos a suponer que se trata de cursar un máximo de 10 llamadas concurrentes generadas utilizando CODEC G.729 sobre un enlace PPP con cRTP.

    BW requerido = 11,200 Kbps x 10 = 112 Kbps

Es preciso tener en cuenta que:

  • El tamaño de la porción de datos depende del CODEC implementado.
  • La porción correspondiente a los encabezados de capa 3 y 4 es de 40B si no se implementa compresión, y de 2 o 4B si se implementa cRTP.
  • La porción correspondiente al encabezado de capa 2 está en función del enlace de que se trate. En este ejemplo he considerado un enlace PPP.
  • Cuando se implementa voz sobre VPN IPSec, se debe considerar el overhead correspondiente a la implementación de IPSec que se esté aplicando.

Referencia: Oscar Gerometta

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2 comentarios

  1. Aguti

    Oscar mi comentario es el siguiente:
    En el paso 3 no son 11200 Kbps sino 11200 bps x 10 para un total de 112 Kbps o bien 11.2 Kbps x 10

    Me parece interesante la pagina, sería un poco más claro el ejemplo si tuviera más imagenes o incluso animación.

    Tengo una pregunta:

    Hay alguna diferencia en el calculo si el medio es simetrico o asimetrico?, en mi caso por ejemplo uso PPP sobre ADSL de 4 Mbps y en ocasiones tengo cortes o voz robotizada en un trunk IAX2 a otra oficina con un enlace simetrico de 10 Mbps, no estoy usando calidad de servicio.
    Si utilizara internet satelital el calculo sería el mismo?

    1. Nefta Anaya

      No se recomienda utilizar enlaces satelitales para el transporte de la voz, el retardo (delay) es demasiado grande, sumado a esto la perdida de paquetes, la calidad de la voz es exageradamente mala, aun utilizando codec de compresion (g.729).

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