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TDM sobre IP – TDMoIP


TDM sobre IPTDMoIP consiste en encapsular tramas TDM (Multiplexación por División de Tiempo) en paquetes IP agregando las cabeceras (header) apropiadas para el transporte de TDM sobre una red de conmutación de paquetes (PSN: Packet Switched Network). TDMoIP emula circuitos T1, E1, T3, E3, y enlaces de n x 64 Kbps adaptando y encapsulando el tráfico TDM al ingreso de la red. Esta solución transporta los datos de los canales T1, E1, T3, E3 a través de la red Ethernet o una red IP. La adaptación modifica el paquete IP para obtener una apropiada restauración (señalización y sincronismo) de TDM a la salida de la red de paquetes. La calidad de voz es similar a la existente en las redes de conmutación de circuitos y todas las características de señalización son preservadas.

Una trama T1 consiste en 24 ranuras de tiempo (24 bytes) más un bit de sincronización, a si mismo una trama E1 consta de 32 ranuras de tiempo (32 bytes), donde un byte se utiliza para sincronización y un byte para señalización. Las dos tramas se transmiten 8000 veces por segundo.

Las Gateways para TDMoIP tales como los multiplexores IP de Black Box, primero reciben una trama de datos en sus interfaces T1/E1 o de voz analógicas. Allí las tramas son cortadas en paquetes de tamaño fijo y se les asigna una cabecera IP. Luego los paquetes son transmitidos sobre la red IP hacia la gateway del extremo receptor. La gateway receptora reconstruye la trama de datos original, quitando la cabecera IP, concatenando los paquetes y regenerando los relojes. Luego la trama es traspasada a su destino, donde es entregada a la interface estándar T1/E1 o de voz analógica. TDM sobre IP

Para TDMoIP el transporte de la trama TDM es transparente sin hacer interpretaciones de los datos o de la estructura interna. Así a TDMoIP el tipo de datos de la trama TDM no le interesa, si está canalizado o a su vez transporta un tren de bits no estructurado, por lo que el tráfico es reducido y solo los bits necesarios para llevar la información son incluidos en el paquete IP.

TDMoIP es un tipo de pseudowire (PW: En las redes de computadoras y telecomunicaciones, un pseudowire es una simulación de una conexión punto a punto a través de una red de conmutación de paquetes (PSN).). Sin embargo, a diferencia de otros tipos de tráfico que se pueden realizar sobre pseudowires (por ejemplo, ATM, Frame Relay, y Ethernet), TDM es un flujo de bits en tiempo real, lo que lleva a TDMoIP a tener características únicas. Además, las redes convencionales TDM tienen numerosas características especiales, en particular aquellas que son necesarias para llevar la voz con la misma calidad de los canales convencionales de telefonía. Estas características implican sistemas de señalización que soportan una amplia gama de funciones de telefonía. Todos estos factores deben tenerse en cuenta en la emulación de TDM sobre una red de conmutación de paquetes (PSN).

Un aspecto crítico en la implementación de TDM sobre redes IP es la recuperación del reloj. En las redes nativas TDM la capa física lleva información de sincronización de alta precisión junto con los datos TDM, pero en la emulación de TDM sobre IP esta sincronización está ausente. Los Estandares TDM de tiempo son muy exigentes en este aspecto, y para cumplir con esta conformidad, se pueden requerir de mecanismos innovadores para reproducir de forma adaptativa la recuperación del reloj de sincronizacion TDM.

TDM sobre IPLa multiplexación por división de tiempo TDM, del inglés Time Division Multiplexing, es el tipo de multiplexación más utilizado en la actualidad, especialmente en los sistemas de transmisión digitales. En ella, el ancho de banda total del medio de transmisión es asignado a cada canal durante una fracción del tiempo total (intervalo de tiempo). TDM es una técnica de múltiplexación que distribuye las unidades de información en ranuras (“slots“) alternas de tiempo, proveyendo acceso múltiple a un reducido número de frecuencias. También se podría decir que es un proceso digital que se puede aplicar cuando la capacidad de la tasa de datos de la transmisión es mayor que la tasa de datos necesaria requerida por los dispositivos emisores y receptores, multiples transmisiones pueden ocupar un unico enlace subdividiendole y entrelazandose las porciones.

Otro aspecto que debe abordarse es la pérdida de paquetes en TDMoIP. Los dispositivos TDM entregan los datos a una velocidad constante a lo largo de un canal dedicado, el servicio nativamente cuenta con bits de errores, asi se garantiza que los datos no se pierdan en el tránsito. Todas las redes PSN sufren en algun grado de perdida de paquetes, y esto debe ser compensado al entregar TDM sobre una PSN.

Efecto del Retraso (Delay)

La Red de telefonia limita severamente los retrasos de extremo-a-extremo . UIT-T establece G.114/G.131 que de un solo sentido los tiempos de transmisión de hasta 150 ms son universalmente aceptable, asumiendo que el control del eco es adecuado. Estas limitaciones no son problematicos para redes TDM, donde el componente principal de el retardo de extremo a extremo es el tiempo de propagacion electrica (retardo de velocidad de la luz). Por el contrario, sistemas basados en IP tipicamente añaden diversas formas de retardo, uno de los cuales esta basado en el tiempo que se tarda para formar paquetes (retardo de paquetización), que es proporcional al tamaño del paquete dividido por la velocidad de datos.  La otra forma de retraso introducido por los sistemas IP es el retardo de reproducción, que se compensa almacenando en una memoria intermedia (buffer) en el receptor para suavizar la variación retardo de paquetes y garantizar una mejor reproducción. Sistemas de VoIP que tratan de ser muy eficiente con el ancho de banda también puede añadir las decenas de milisegundos de retardo algorítmico del codec de voz utilizado. Historicamente, las malas implementaciones han añadido retardos adicionales, como el del sistema operativo, que junto con las otras demoras en la práctica a veces se acercan a 100 ms, incluso antes de tomar en cuenta los retardos de propagación.

TDM sobre IP

TDMoIP está diseñado para aprovechar el ancho de banda de la red, para lograr esta meta, se unen múltiples subtramas en un solo paquete para ocupar una sola cabecera. Por ejemplo, para carga útil de tipo AAL1, existen n-subtramas, donde n es  un  parámetro  configurable.  Mientras  mayor  es  el  valor  de  n,  el  número  de cabeceras  (overhead)  se  reduce,  pero  se  incrementa  el  retardo  por  tiempo  de procesamiento  entre  el  ingreso  de  una  muestra  TDM  y  su  transmisión  sobre  la PSN. Este retardo se debe añadir al retardo de propagación de la red junto con otros retardos que experimentan los paquetes. El tiempo de latencia se considera aceptable dependiendo de la aplicación; es necesario que exista un método para manejar esta relación entre eficiencia y latencia.

Clasificacion de TDMoIP

 Existen dos variantes de TDMoIP:

1.-Emulación de Circuitos en TDMoIP (CE: Circuit Emulation)

2.- Compresión de Voz en TDMoIP (CV: Compressed Voice).

 

Emulación de Circuitos en TDMoIP (CE).

Permite la emulación de circuitos T1/E1 o T3/E3 sobre redes IP/ethernet/MPLS. Esta tecnología es ideal cuando se requiere una baja latencia, una alta calidad en la voz, video y datos sobre IP. Los paquetes que se transportan por la red poseen alta prioridad y una estricta Calidad de Servicio (QoS: Quality of Service) para asegurar circuitos TDM libres de errores. TDMoIP (CE) es una buena tecnología donde el ancho de banda no es limitado; por ejemplo, redes MAN con Fast – Ethernet o Gigabit Ethernet. TDMoIP mantiene la sincronización del reloj, posibilitando extender circuitos TDM sincrónicos sobre redes asincrónicas IP/Ethernet.

 Compresión de Voz en TDMoIP (CV).

Esta tecnología es ideal para redes donde el ancho de banda es limitado; TDMoIP (CV) puede también ser utilizado para transparentar la voz ya que posee la mayoría de sus características, con un transporte transparente de señalización que utiliza menor ancho de banda y es más tolerante a la pérdida de paquetes.

Estas ventajas resultan ya que TDMoIP mediante un único camino multiplexa varios canales de voz y señalización a través de un simple bundle (conexión lógica) IP, mientras que en VoIP se debe tener conexiones independientes para cada canal de voz. TDMoIP (CV) es ideal en aplicaciones sobre wireless, cable módems, xDSL, PLC, Internet.

TDMoIP (CV) optimiza el ancho de banda del canal utilizando algoritmos de compresión de voz, cancelación de eco, supresión de silencio, detección de actividad de la voz (VAD: Voice Activity Detection). Los algoritmos de cancelación de eco cumplen con la recomendación ITU-T G.168. Mientras que la supresión de silencio funciona junto con la detección de actividad de la voz, detectando la presencia o ausencia de señales de voz desde las muestras de audio antes de la codificación. Cuando existe ausencia de la voz, el transmisor indica de este hecho al receptor para no enviarle información innecesaria.

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