TV Digital

La televisión digital (o DTV, de sus siglas en inglés: Digital TV) se refiere al conjunto de tecnologías de transmisión y recepción de imagen y sonido, a través de señales digitales. En contraste con la televisión tradicional, que codifica los datos de manera analógica, la televisión digital codifica sus señales de forma binaria, habilitando así la posibilidad de crear vías de retorno entre consumidor y productor de contenidos, abriendo la posibilidad de crear aplicaciones interactivas, y la capacidad de transmitir varias señales en un mismo canal asignado, gracias a la diversidad de formatos existentes.

Un sistema integro de televisión digital, incorpora los siguientes actores:

• Cámaras de video digitales, que trabajan a resoluciónes similares y mas altas a las analogas.
• Transmisión digital
• Display digital, de alta resolución (Ej: LCDs, Plasmas)

Plataformas de Televisión Digital

Televisión Digital Terrestre

Sistemas de televisión digital terreste.

Televisión Digital Terrestre (TDT) es la aplicación de las tecnologías del medio digital a la transmisión de contenidos a través de una antena aérea convencional. Aplicando la tecnología digital se consiguen mayores posibilidades, como proveer un mayor número de canales, mejor calidad de imagen o imagen en alta definición y mejor calidad de sonido. La plataforma usada en los Estados Unidos, Canadá y países de América Latina (Honduras, El Salvador y México) es ATSC; ISDB-T en Japón y Filipinas; ISDB-Tb (variante del ISDB-T) en Brasil y la mayoría de los países latinoamericanos (Perú, Argentina, Uruguay, Chile, Venezuela, Ecuador, Costa Rica, Paraguay, Bolivia, Nicaragua y Guatemala), con la excepción de Colombia, Panamá, Guyana, Suriname, Honduras, El Salvador y México; DTMB en la República Popular China, Hong Kong y Macau; DVB-T en los países europeos, Australia, partes de África y países de América Latina (Colombia y Panamá). El resto del mundo aún no se ha decidido.

La TDT permite una mejora en la calidad de la recepción y amplía la oferta disponible tanto en número de canales como en versatilidad del sistema: emisión con sonido multicanal, múltiples señales de audio, teletexto, EPG (guía electrónica de programas), canales de radio, servicios interactivos, imagen panorámica, etc. A mediano plazo el sistema de televisión analógico desaparecerá completamente liberando frecuencias que permitirán aumentar la oferta de canales, su calidad y otros servicios en TDT.

Adopción en América Latina y el Caribe

Televisión Digital Terrestre en América Latina y el Caribe

El gobierno de México optó por implementar la norma estadounidense ATSC. Hasta el 30 de junio de 2009, tenía 59 canales de televisión digital operando en el esquema de canales replicados, en el cual todo canal de TDT debe tener un correspondiente canal analógico. Según la Comisión Federal de Telecomunicaciones, todas las estaciones deberán transmitir solamente en formato digital para el año 2015.

En América Central, Honduras es el primer país en adoptar el estándar ATSC, bajo el cual existen actualmente varios canales al aire, estos son: (CampusTv - auspiciado por la Universidad de San Pedro Sula) transmite en televisión digital abierta desde el 6 de noviembre de 2008 y simultáneamente en HDTV - Alta Definición 1920 x 1080 (1080i), SDTV - Definición Estándar (480i) y Satélite (480i). TEN Canal 10 (Televisión Educativa Nacional) fue el primer canal en transmitir bajo el formato digital ATSC, desde 2007 transmite en la frecuencia 10.1 en San Pedro Sula y 20.1 en Tegucigalpa con una definición de 480i. La UTV (Canal Oficial de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras - UNAH) transmite en un formato estándar (480i) en la frecuencia 4.1 en Tegucigalpa y 67.1 en San Pedro Sula. Televicentro (Honduras) transmitió en alta definición 56 de los 64 partidos de la Copa Mundial de Fútbol de 2010, y a partir del 6 de diciembre del 2010 comenzó a transmitir todos sus noticieros en alta definición (1080i). Sotel "Canal 11" transmite en la actualidad programas en alta definición, destacándose el programa de deportes "Todo Deportes".

En El Salvador optó por implementar la norma estadounidense ATSC. Pero recién el gobierno salvadoreño decidió hacer pruebas con el estandár japonés-brasileño, el ISDB-Tb, el primer canal en hacer esta prueba fue canal 21 de Megavision, en la frecuencia 63.1 a 480i, en la capital del país. Luego en julio 2010 se definió que se adoptará el estándar estadounidense ATSC, en el cual todas las estaciones deben ser digitales desde el día 1 de enero de 2019.

En Panamá después de un estudio que consideró los estándares existentes, una comisión técnica que involucró a una representación de los operadores de televisión, a la Universidad Nacional y Técnológica, entre otras instituciones, adoptó el estándar DVB-T. El anuncio fue realizado mediante el Decreto Ejecutivo No. 96 del 12 de mayo de 2009 que acogió la recomendación de la comisión técnica que elaboró el estudio de televisión digital.

En Costa Rica desde el 17 de diciembre de 2009 un subcomisión técnica ha estado al cargo de llevar a cabo pruebas de campo de los estándares estadounidense, europeo y japonés-brasileño, ATSC, DVB-T e ISDB-TB optando finalmente por este último en un informe que remitió al Ministro de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones costaricense, Jorge Rodríguez. El 26 de abril de 2010 una Comisión Mixta Especial formada por representantes de Infocom, el Ministerio de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones (Minaet), Universidad Veritas, Universidad Estatal a Distancia (UNED), Universidad de Costa Rica (UCR), Superintendencia de Telecomunicaciones (Sutel) y la Cámara Costarricense de Tecnología de Información y Comunicación (Camtic) daba el visto bueno al estándar japonés-brasileño. Finalmente el presidente de la República de Costa Rica, Óscar Arias Sánchez, firmó el decreto da luz verde a la adopción oficial del ISDB-TB como norma para la televisión digital terretre. Tras su publicación en el 6 de mayo de 2010 en el boletín oficial La Gaceta, Costa Rica viene a sumarse en el apoyo al ISDB-TB a otros países en América Latina como Brasil, Perú, Argentina, Chile, Venezuela y Ecuador.

En Belice se evalúa el estándar japonés-brasileño ISDB-Tb también conocido como SBTVD.

En Nicaragua se evalúa el estándar japonés-brasileño ISDB-Tb también conocido como SBTVD. Nicaragua ya anunció que cualquiera sea el sistema elegido, éste operará con el sistema de compresión H.264/MPEG-4 AVC.

En Guatemala está en estudio el sistema a implementar. Será creo una comisión encargada de estudiar tres normas (ATSC, ISDB y DVB).

En Cuba se evalúa el estándar japonés-brasileño ISDB-Tb. Cuba anunció que cualquiera sea el sistema elegido, éste operará con el sistema de compresión H.264/MPEG-4 AVC.

En la República Dominicana se anunció el estándar estadounidense ATSC.

En Brasil, luego de que el gobierno realizara un convenio comercial con Japón, decidió implementar el estándar ISDB con algunas modificaciones tecnológicas brasileñas. La norma resultante ha sido denominada ISDB-Tb.

Perú ha sido el segundo país sudamericano en elegir dicha norma, a raíz de un estudio técnico y económico realizado por una Comisión Multisectorial desde febrero de 2007. El 23 de abril de 2009, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones peruano hizo pública su decisión y ya lanzaron su señal digital en marzo del 2010 siendo TV Perú (canal 7) el primer medio televisivo en incorporar la tecnología digital a su plataforma de emisión al cual se le asignó la frecuencia 16 en banda UHF, que es la banda que mejor se comporta para emisiones de TV digital, actualmente TV Perú, canal de gestión estatal, utiliza esta tecnología para producir y emitir contenidos en definición standar (SD) y en alta definición (HD) haciendo uso de la posibilidad del multicanal , TV Perú sigue haciendo uso de su frecuencia habitual de VHF (canal 7) para emitir sus contenidos (noticieros, documentales, magazines y diversos programas temáticos). Al siguiente día, después de TV Perú, ATV (canal 9) se convierte en el primer canal privado en lanzar la señal digital llamada ATVHD con una moderna y potente tecnología, casi todo orientado a la producción y emisión de contenidos realizados únicamente con formato de alta definición (HD) en los cuales se puede contar a sus noticieros, magazines y telenovelas foráneas, contenidos con mayor audiencia de esta televisora. América TV canal 4, aún no lanza su señal en digital prevista para este año y pronto lo hará Frecuencia Latina Canal 2. Inicialmente la TV digital en este país está en proceso de emisión sólo para Lima, la capital, y progresivamente para las demás ciudades del país. Se prevee que el apagón analógico sucederá en el 2020.

En Argentina, la Secretaría de Comunicaciones de la Nación anunció oficialmente el 28 de agosto de 2009 que abandonaría la norma ATSC adoptada en 1998 y se plegaría a la norma digital Japonesa - brasileña ISDB-Tb.

El 15 de abril de 2010 comenzaron en la ciudad de Buenos Aires, las transmisiones de pruebas del Sistema Argentino de Televisión Digital, con la emisión de dos señales digitales: Canal 7 y Encuentro, ambas transmisiones del estado. El gobierno argentino instalará antes de finalizar el 2010, 47 estaciones transmisoras de TV Digital, que se localizarán en las capitales provinciales y los principales centros urbanos; previéndose una cobertura del 70% de la población del país, donde se emitirán 16 señales digitales libres y gratuitas.

En Chile, el 14 de septiembre de 2009, se anunció la adopción de la norma ISDB-Tb con MPEG 4 creado por Japón y adoptado por Brasil, debido a su mejor recepción dadas las condiciones geográficas del territorio, la posibilidad de recepción en aparatos móviles, el despliegue en la alta definición y una mayor diversidad de canales. Actualmente 7 canales chilenos transmiten con esta norma y algunos en HD: Telecanal HD, LaRED HD, TVN HD, Mega HD, [[Canal 13 HD], UCV HD y Chilevisión HD, cada uno con sus respectivas señales para teléfonos móviles "One seg".

En Venezuela, al principio se habló de la adopción de la norma china, pero más recientemente, el Gobierno ha entrado en conversaciones con su homólogo japonés ya que éste último ha señalado su disposición para la capacitación del personal necesario para la operación de señales con norma ISDB y para la transferencia tecnologíca de Televisión Digital. Venezuela anunció la adopción de la norma ISDB-Tb creada por Japón y alterada por el Brasil. Con esta decisión Venezuela se torno el quinto país a hacerlo.

En Ecuador, se ha adoptado también la norma ISDB-Tb, con fecha 26 de marzo de 2010. El anuncio le hizo el Superintendente de Telecomunicaciones, Fabián Jaramillo. Así, Ecuador se conveierte en el sexto país en adoptar el standart ISDB-Tb.

En Paraguay, a través del decreto 4.483 con fecha 1 de junio de 2010, el presidente Fernando Lugo oficializó la adopción del sistema nipón-brasileño para la televisión digital en el país. Paraguay se suma así a Brasil, Perú, Argentina, Chile, Venezuela, Ecuador y Costa Rica.

En Uruguay en un principio se seleccionó la norma europea DVB-T/DVB-H para la implantación de la televisión digital terrestre y móvil respectivamente. Pero luego de que Ecuador eligiese la norma Japonesa-Brasileña ISDB-Tb el presidente de Uruguay, José Mujica el 27 de diciembre del 2010 eligio la Norma Japonesa-Brasileña ISDB-Tb.

En Bolivia, el canciller boliviano David Choquehuanca hizo el anuncio oficial el la fecha 5 de julio de 2010 en un acto con el embajador japonés en La Paz, Kazuo Tanaka de que el sistema elegido ha sido el ISDB-Tb.

El gobierno de Colombia escogió la norma DVB, luego de varias pruebas técnicas realizadas por la Comisión Nacional de Televisión y un estudio de impacto socioeconómico realizado por la Universidad de Antioquia y por las presiones de las telefónicas y grupos económicos. El 19 de Noviembre de 2010, el Consejo de Estado publicó el fallo de la aceptación a una demanda interpuesta contra el acta 1443 de la Comisión Nacional de Televisión y ordenó que se supendiera temporalmente. Mas tarde, el 21 de Diciembre de 2010, la cuestionada Comisión Nacional de Televisión ratificó la norma europea para Colombia. Asi pues, Colombia será el único pais suramericano con la norma DVB-T.

Cabe destacar que, como ocurrió en el momento de elegir las normas de la televisión color (PAL, NTSC ó SECAM), no hay un consenso para la adopción de una norma regional para toda Sudamérica ni para el Mercosur. Pero Brasil encabeza un movimiento regional que intenta convencer los otros países de la importancia de que Latinoamérica, así como hizo Europa en su momento, se unifique bajo un solo estandár.2 Con el sistema latinoamericano de televisión digital seria facilitado el intercambio técnico, científico, de innovación tecnológica y, sobretodo, el intercambio de contenidos.

Tipos de Televisión Digital

• TDC Televisión Digital por Cable

Se refiere a la transmisión de señales digitales a través de sistemas de televisión por cable, de tipo coaxial o telefónico.

En América Latina el principal operador de este servicio es Telmex.

En España las dos principales plataformas que emitían televisión digital por cable, AUNA y ONO, consiguieron prácticamente la digitalización de su red en 2004. En 2005, ONO tenía digitalizado el 58% y AUNA el 90% de su red, y a finales de ese mismo año ONO compró AUNA por 2.200 millones de euros. En la actualidad el grupo de cable gallego "R" está convirtiendo su cabecera en digital por lo que próximamente dará el servicio de televisión digital además de ofrecer los canales gratuitos de la TDT.

• IPTV Protocolo de Televisión IP

En España, como en muchos países, la televisión por banda ancha es relativamente nueva. La empresa Telefónica lanzó un servicio llamado Imagenio (ahora llamado Movistar TV) que ofrece un «paquete de servicios» conocido en ese país como «trío» que incluye televisión digital, acceso a Internet mediante banda ancha y voz sobre protocolo IP (voIP). En 2006, Movistar TV alcanzó la cifra de 206.572 clientes y se espera que para 2008 llegue a un millón de usuarios. Este tipo de servicios, ha hecho que el par de cobre o hilo telefónico se consolide como una alternativa válida para recibir canales temáticos de televisión, vídeo a la carta y espectáculos o películas de pago previo (el famoso Pay Per View en Inglés). Los avances tecnológicos en el sistema ADSL (que han llevado al desarrollo y expansión de la tecnología ADSL2+ en España) permiten mayor velocidad de conexión y la transmisión de centenares de canales, además de diversas posibilidades interactivas, argumentos suficientes para que las compañías de televisión por ADSL hayan apostado por un método de difusión más económico que el cable coaxial ya que se aprovecha la infraestructura telefónica existente.

• TDS - Televisión Digital por Satélite

Se refiere a la transmisión de señales satelitales en formato Digital. Los principales operadores a nivel mundial son Telmex, Sky, DirecTV, Telefónica y VTR.

En España, es el formato que más usuarios agrupa en la televisión por suscripción, a pesar de que ha ido descendiendo desde el año 2001. Las dos plataformas, Vía Digital y Canal Satélite Digital, debido a las pérdidas que han tenido en años anteriores, se han fusionado creando Digital+. Sus mayores ingresos los obtienen de la transmisión en directo de eventos deportivos.

En México el operador más grande de DTH es Dish; en otros países como Argentina, Chile y Colombia es DirecTV.

Formatos

La televisión digital acepta varios formatos de transmisión, a diferentes resoluciones, lo que permite a los productores de televisión crear sub canales de transmisión. A saber:

• 480i - La imagen mide 720x480 pixeles, desplegada a 60 campos entrelazados por segundo (30 cuadros completos por segundo).
• 480p - La imagen mide 720x480 pixeles, desplegada a 60 cuadros completos por segundo.
• 576i - La imagen mide 720x576 pixeles, desplegada a 50 campos entrelazados por segundo (25 cuadros completos por segundo).
• 576p - La imagen mide 720x576 pixeles, desplegada a 50 cuadros completos por segundo.
• 720p - La imagen mide 1280x720 pixeles, desplegada a 50/60 cuadros completos por segundo.
• 1080i - La imagen mide 1920x1080 pixeles, desplegada a 50/60 campos entrelazados por segundo (25/30 cuadros completos por segundo).
• 1080p - La imagen mide 1920x1080 pixeles, desplegada a 50/60 cuadros completos por segundo.

Los formatos 480i, 480p, 576i y 576p, son conocidos como Definición Standard (o SD, en inglés).

Los formatos 720p, 1080i, y 1080p, son conocidos como Alta Definición (o HD, en Inglés), aunque para efectos comerciales, algunos fabricantes han acuñado el término "FULL HD" para hacer referencia exclusiva al formato 1080p. Genéricamente, se habla simplemente de HDTV para referirse a la Televisión en Alta Definición (del inglés, High Definition TV).

Gracias a esta variedad de formatos, por ejemplo, un canal de televisión puede optar por transmitir un solo programa en Alta Definición, o varios programas en definición estándar.

Todas las variantes de televisión digital pueden servir para transmitir tanto señales de definición estándar como de alta definición o HDTV.

Todos los estándares para la televisión de definición estándar son de naturaleza analógica y muchas de las estructuras de los sistemas de la televisión digital de definición estándar provienen de la necesidad de ser compatibles con la televisión analógica y en particular, la exploración entrelazada, que es un legado de la televisión analógica tradicional.

Durante el desarrollo de la televisión digital se intentó evitar la fragmentación del mercado mundial en diferentes estándares como cualesquiera de las variantes de las normas PAL, SECAM y NTSC). En cualquier caso, de nuevo no hubo acuerdos acerca de una norma única y actualmente existen tres normas mayoritarias: el sistema europeo DVB-T (Digital Video Broadcasting–Terrestrial, Difusión de Video Digital-Terrestre), el estadounidense ATSC (Advanced Television Systems Commitee, Comité de Sistemas de Televisión Avanzada) y el sistema japonés ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting, Transmisión Digital de Servicios Integrados). En el caso de la televisión por cable coaxial, además de la norma ATSC, se utiliza el estándar o norma SCTE para metadatos fuera de banda.

Muchos países han adoptado el DVB, pero otros tantos han seguido el ATSC (Canadá, México y Corea del Sur). Corea del Sur, además ha adoptado la norma S-DMB para teledifusión móvil por satélite.

En el futuro, podría haber otros formatos de vídeo digital en alta resolución especializados para nuevas áreas de mercado. La norma Ultra High Definition Video (UHDV) es un formato propuesto por NHK en Japón que proporciona una resolución 16 veces mayor que la HDTV.

Cuestiones técnicas

Recomendaciones CCIR 601

Los parámetros son comunes para los sistemas de televisión de 625 y 525 líneas. En esta normativa desaparecen las incompatibilidades entre los diferentes sistemas (NTSC, PAL Y SECAM). La señal de color (cuyos componentes de color rojo, verde y azul son representados por la sigla RGB) está normalizada entre 0 y 1 voltio. En la Televisión Digital, las señales básicas se denominan Y, CR y CB. El componente Y (luminancia) de la señal de video, se define como en la Televisión Analógica:

Y = 0,299R + 0,587G + 0,114B

Sin embargo las señales básicas de diferencia de color se definen de otro modo, según las ecuaciones:

R-Y = 0,701 R - 0,587 G - 0,114 B

B-Y = 0,886 B - 0,299 R - 0,587 G

Por lo tanto, los niveles máximos de señales diferencia son:

-0,701 < r="1">

-0,886 < b="1">

Para que el margen de estas señales sea el mismo que el de la señal de luminancia, éste deberá estar comprendido entre -0,5 y +0,5 por lo que son atenuadas obteniéndose las señales diferencia de color normalizadas CR y CB, que son definidas así:

Ancho de banda

Por lo general, la televisión digital de alta resolución utiliza 1280x720 píxeles en modo de barrido progresivo (abreviado, “720p”) o 1920x1080 píxeles en modo entrelazado (“1080i”). La televisión digital estándar tiene menos resolución: 640x480 o 720x480 píxeles con NTSC, 768x576 o 1024x576 con PAL en 4:3 y 16:9 de relación de aspecto respectivamente. Pero la capacidad de un canal de televisión digital puede subdividirse en múltiples sub-canales; los televisores pueden usar estos subcanales para transmitir diversa información de vídeo, audio u otros datos, así como pueden distribuir sus llamados “bit-budget” si es necesario, como sería poner un sub-canal en resolución menor para poner otro en resolución de gran pantalla. También puede reducir el uso de múltiples canales para que la recepción sea mejor en situaciones complicadas (usuarios lejanos, móviles...). Múltiplex es como se conoce al ancho de banda de la televisión digital que puede contener múltiples sub-canales.

Recepción e Interactividad

El teletexto digital es un servicio de teletexto mejorado basado en XHTML y CSS. Algunos países, como Finlandia, usan una plataforma multimedia doméstica DVB-MHP para el teletexto digital. Una alternativa es la plataforma digital terrestre MHEG-5 que utilizan en Reino Unido. Se supone que el teletexto digital ofrece servicios interactivos, pero para esto se necesita un canal de retorno, a través una conexión a Internet, ya sea vía módem o a través de una conexión de banda ancha (como por ejemplo, ADSL). Existe también el servicio de subtitulado para sordos.

La interactividad permite una interacción, a modo de diálogo, entre el ordenador y el usuario. La interactividad otorga la capacidad al espectador de intervenir en los programas o servicios que recibe en su receptor. Es una herramienta que sin duda revolucionará la forma en que la mayor parte de la población recibe contenidos audiovisuales. Su principal ventaja radica en la posibilidad de acceder a un amplio conjunto de servicios públicos o privados a través de televisor, otra ventaja radica en que es el propio usuario el que decide si quiere o no ver los mensajes de texto que los usuarios envían a los programas.

Sistema de Posicionamiento Global GPS

Sistema de Posicionamiento Global

El GPS (Global Positioning System: sistema de posicionamiento global) o NAVSTAR-GPS1 es un sistema global de navegación por satélite (GNSS) que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto, una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros (si se utiliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de precisión. El sistema fue desarrollado, instalado y actualmente operado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos.

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el globo, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo tres satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la identificación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el tiempo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante "triangulación" (método de trilateración inversa), la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenadas reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites.

La antigua Unión Soviética construyó un sistema similar llamado GLONASS, ahora gestionado por la Federación Rusa.

Actualmente la Unión Europea está desarrollando su propio sistema de posicionamiento por satélite, denominado Galileo.

Historia

En 1957, la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik I, que era monitorizado mediante la observación del efecto Doppler de la señal que transmitía. Debido a este hecho, se comenzó a pensar que, de igual modo, la posición de un observador podría ser establecida mediante el estudio de la frecuencia Doppler de una señal transmitida por un satélite cuya órbita estuviera determinada con precisión.

La armada estadounidense rápidamente aplicó esta tecnología, para proveer a los sistemas de navegación de sus flotas de observaciones de posiciones actualizadas y precisas. Así surgió el sistema TRANSIT, que quedó operativo en 1964, y hacia 1967 estuvo disponible, además, para uso comercial.

Las actualizaciones de posición, en ese entonces, se encontraban disponibles cada 40 minutos y el observador debía permanecer casi estático para poder obtener información adecuada.

Posteriormente, en esa misma década y gracias al desarrollo de los relojes atómicos, se diseñó una constelación de satélites, portando cada uno de ellos uno de estos relojes y estando todos sincronizados con base en una referencia de tiempo determinado.

En 1973 se combinaron los programas de la Armada y el de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (este último consistente en una técnica de transmisión codificada que proveía datos precisos usando una señal modulada con un código de PRN (Pseudo-Random Noise: ruido pseudo-aleatorio), en lo que se conoció como Navigation Technology Program (programa de tecnología de navegación), posteriormente renombrado como NAVSTAR GPS.

Entre 1978 y 1985 se desarrollaron y lanzaron once satélites prototipo experimentales NAVSTAR, a los que siguieron otras generaciones de satélites, hasta completar la constelación actual, a la que se declaró con «capacidad operacional inicial» en diciembre de 1993 y con «capacidad operacional total» en abril de 1995.

En 2009, este país ofreció el servicio normalizado de determinación de la posición para apoyar las necesidades de la OACI, y ésta aceptó el ofrecimiento.

Características Técnicas y Prestaciones

El Sistema Global de Navegación por Satélite lo componen:

• Sistema de satélites: Está formado por 24 unidades con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie del globo terráqueo. Más concretamente, repartidos en 6 planos orbitales de 4 satélites cada uno. La energía eléctrica que requieren para su funcionamiento la adquieren a partir de dos paneles compuestos de celdas solares adosados a sus costados.
• Estaciones terrestres: Envían información de control a los satélites para controlar las órbitas y realizar el mantenimiento de toda la constelación.
• Terminales receptores: Indican la posición en la que están; conocidas también como unidades GPS, son las que podemos adquirir en las tiendas especializadas.

Segmento espacial

• Satélites en la constelación: 24 (4 × 6 órbitas)

Altitud: 23.200 km

Período: 11 h 56 min (12 horas sidéreas)

Inclinación: 55 grados (respecto al ecuador terrestre).

Vida útil: 7,5 años

• Segmento de control (estaciones terrestres)

Estación principal: 1

Antena de tierra: 4

Estación monitora (de seguimiento): 5

• Señal RF

Frecuencia portadora:

Civil – 1575,42 MHz (L1). Utiliza el Código de Adquisición Aproximativa (C/A).

Militar – 1227,60 MHz (L2). Utiliza el Código de Precisión (P), cifrado.

Nivel de potencia de la señal: –160 dBW (en superficie tierra).

Polarización: circular dextrógira.

• Exactitud

Posición: oficialmente indican aproximadamente 15 m (en el 95% del tiempo). En la realidad un GPS portátil monofrecuencia de 12 canales paralelos ofrece una precisión de 2,5 a 3 metros en más del 95% del tiempo. Con el WAAS / EGNOS / MSAS activado, la precisión asciende de 1 a 2 metros.

Hora: 1 ns

• Cobertura: mundial
• Capacidad de usuarios: ilimitada
• Sistema de coordenadas:

Sistema Geodésico Mundial 1984 (WGS84).

Centrado en la Tierra, fijo.

• Integridad: tiempo de notificación de 15 minutos o mayor. No es suficiente para la aviación civil.
• Disponibilidad: 24 satélites (70%) y 21 satélites (98%). No es suficiente como medio primario de navegación.

Evolución del sistema GPS

El GPS está evolucionando hacia un sistema más sólido (GPS III), con una mayor disponibilidad y que reduzca la complejidad de las aumentaciones GPS. Algunas de las mejoras previstas comprenden:

• Incorporación de una nueva señal en L2 para uso civil.
• Adición de una tercera señal civil (L5): 1176,45 MHz
• Protección y disponibilidad de una de las dos nuevas señales para servicios de Seguridad Para la Vida (SOL).
• Mejora en la estructura de señales.
• Incremento en la potencia de señal (L5 tendrá un nivel de potencia de –154 dB).
• Mejora en la precisión (1 – 5 m).
• Aumento en el número de estaciones de monitorización: 12 (el doble)
• Permitir mejor interoperabilidad con la frecuencia L1 de Galileo

El programa GPS III persigue el objetivo de garantizar que el GPS satisfará requisitos militares y civiles previstos para los próximos 30 años. Este programa se está desarrollando para utilizar un enfoque en 3 etapas (una de las etapas de transición es el GPS II); muy flexible, permite cambios futuros y reduce riesgos. El desarrollo de satélites GPS II comenzó en 2005, y el primero de ellos estará disponible para su lanzamiento en 2012, con el objetivo de lograr la transición completa de GPS III en 2017. Los desafíos son los siguientes:

• Representar los requisitos de usuarios, tanto civiles como militares, en cuanto a GPS.
• Limitar los requisitos GPS III dentro de los objetivos operacionales.
• Proporcionar flexibilidad que permita cambios futuros para satisfacer requisitos de los usuarios hasta 2030.
• Proporcionar solidez para la creciente dependencia en la determinación de posición y de hora precisa como servicio internacional.

El sistema ha evolucinado y de él han derivado nuevos sistemas de posicionamiento IPS-2 se refiere a Inertial Positioning System, sistema de posicionamiento inercial, un sistema de captura de datos, que permite al usuario realizar mediciones a tiempo real y en movimiento, el llamado Mobile Mapping. Este sistema obtiene cartografía móvil 3D basándose en un aparato que recoge un escáner láser, un sensor inercial, sistema GNSS y un odómetro a bordo de un vehículo. Se consiguen grandes precisiones, gracias a las tres tecnologías de posicionamiento: IMU + GNSS + odómetro, que trabajando a la vez dan la opción de medir incluso en zonas donde la señal de satélite no es buena.

Funcionamiento

• La situación de los satélites puede ser determinada de antemano por el receptor con la información del llamado almanaque (un conjunto de valores con 5 elementos orbitales), parámetros que son transmitidos por los propios satélites. La colección de los almanaques de toda la constelación se completa cada 12-20 minutos y se guarda en el receptor GPS.
• La información que es útil al receptor GPS para determinar su posición se llama efemérides. En este caso cada satélite emite sus propias efemérides, en la que se incluye la salud del satélite (si debe o no ser considerado para la toma de la posición), su posición en el espacio, su hora atómica, información doppler, etc.
• El receptor GPS utiliza la información enviada por los satélites (hora en la que emitieron las señales, localización de los mismos) y trata de sincronizar su reloj interno con el reloj atómico que poseen los satélites. La sincronización es un proceso de prueba y error que en un receptor portátil ocurre una vez cada segundo. Una vez sincronizado el reloj, puede determinar su distancia hasta los satélites, y usa esa información para calcular su posición en la tierra.
• Cada satélite indica que el receptor se encuentra en un punto en la superficie de la esfera, con centro en el propio satélite y de radio la distancia total hasta el receptor.
• Obteniendo información de dos satélites se nos indica que el receptor se encuentra sobre la circunferencia que resulta cuando se intersecan las dos esferas.
• Si adquirimos la misma información de un tercer satélite notamos que la nueva esfera sólo corta la circunferencia anterior en dos puntos. Uno de ellos se puede descartar porque ofrece una posición absurda. De esta manera ya tendríamos la posición en 3D. Sin embargo, dado que el reloj que incorporan los receptores GPS no está sincronizado con los relojes atómicos de los satélites GPS, los dos puntos determinados no son precisos.
• Teniendo información de un cuarto satélite, eliminamos el inconveniente de la falta de sincronización entre los relojes de los receptores GPS y los relojes de los satélites. Y es en este momento cuando el receptor GPS puede determinar una posición 3D exacta (latitud, longitud y altitud). Al no estar sincronizados los relojes entre el receptor y los satélites, la intersección de las cuatro esferas con centro en estos satélites es un pequeño volumen en vez de ser un punto. La corrección consiste en ajustar la hora del receptor de tal forma que este volumen se transforme en un punto.

Fiabilidad de los datos

Debido al carácter militar del sistema GPS, el Departamento de Defensa de los EE. UU. se reservaba la posibilidad de incluir un cierto grado de error aleatorio, que podía variar de los 15 a los 100 m. La llamada disponibilidad selectiva (S/A) fue eliminada el 2 de mayo de 2000. Aunque actualmente no aplique tal error inducido, la precisión intrínseca del sistema GPS depende del número de satélites visibles en un momento y posición determinados.

Con un elevado número de satélites siendo captados (7, 8 o 9 satélites), y si éstos tienen una geometría adecuada (están dispersos), pueden obtenerse precisiones inferiores a 2,5 metros en el 95% del tiempo. Si se activa el sistema DGPS llamado SBAS (WAAS-EGNOS-MSAS), la precisión mejora siendo inferior a un metro en el 97% de los casos. Estos sistemas SBAS no se aplican en Sudamérica, ya que esa zona no cuenta con este tipo de satélites geoestacionarios.

Fuentes de error

Un ejemplo visual de la constelación GPS en conjunción con la rotación de la Tierra. Obsérvese como el número de satélites visibles en un determinado punto de la superficie de la Tierra, en este ejemplo a 45° N, cambia con el tiempo.

La posición calculada por un receptor GPS requiere el instante actual, la posición del satélite y el retraso medido de la señal recibida. La precisión es dependiente en la posición y el retraso de la señal.

Al introducir el atraso, el receptor compara u

na serie de bits (unidad binaria) recibida del satélite con una versión interna. Cuando se comparan los límites de la serie, las electrónicas pueden meter la diferencia a 1% de un tiempo BIT, o aproximadamente 10 nanosegundos por el código C/A. Desde entonces las señales GPS se propagan a la velocidad de luz, que representa un error de 3 metros. Este es el error mínimo posible usando solamente la señal GPS C/A.

La precisión de la posición se mejora con una señal P(Y). Al presumir la misma precisión de 1% de tiempo BIT, la señal P(Y) (alta frecuencia) resulta en una precisión de más o menos 30 centímetros. Los errores en las electrónicas son una de las varias razones que perjudican la precisión (ver la tabla).

• Retraso de la señal en la ionosfera y la troposfera.
• Señal multirruta, producida por el rebote de la señal en edificios y montañas cercanos.
• Errores de orbitales, donde los datos de la órbita del satélite no son completamente precisos.
• Número de satélites visibles.
• Geometría de los satélites visibles.
• Errores locales en el reloj del GPS.

DGPS o GPS diferencial

Equipo de campo realizando levantamiento de información sísmica usando un receptor GPS Navcom SF-2040G StarFire montado sobre un mástil.

El DGPS (Differential GPS), o GPS diferencial, es un sistema que proporciona a los receptores de GPS correcciones de los datos recibidos de los satélites GPS, con el fin de proporcionar una mayor precisión en la posición calculada. Se concibió fundamentalmente debido la introducción de la disponibilidad selectiva (SA).

El fundamento radica en el hecho de que los errores producidos por el sistema GPS afectan por igual (o de forma muy similar) a los receptores situados próximos entre sí. Los errores están fuertemente correlacionados en los receptores próximos.

Un receptor GPS fijo en tierra (referencia) que conoce exactamente su posición basándose en otras técnicas, recibe la posición dada por el sistema GPS, y puede calcular los errores producidos por el sistema GPS, comparándola con la suya, conocida de antemano. Este receptor transmite la corrección de errores a los receptores próximos a él, y así estos pueden, a su vez, corregir también los errores producidos por el sistema dentro del área de cobertura de transmisión de señales del equipo GPS de referencia.

En suma, la estructura DGPS quedaría de la siguiente manera:

• Estación monitorizada (referencia), que conoce su posición con una precisión muy alta. Esta estación está compuesta por:

Un receptor GPS.

Un microprocesador, para calcular los errores del sistema GPS y para generar la estructura del mensaje que se envía a los receptores.

Transmisor, para establecer un enlace de datos unidireccional hacia los receptores de los usuarios finales.

• Equipo de usuario, compuesto por un receptor DGPS (GPS + receptor del enlace de datos desde la estación monitorizada).

Existen varias formas de obtener las correcciones DGPS. Las más usadas son:

• Recibidas por radio, a través de algún canal preparado para ello, como el RDS en una emisora de FM.
• Descargadas de Internet, o con una conexión inalámbrica.
• Proporcionadas por algún sistema de satélites diseñado para tal efecto. En Estados Unidos existe el WAAS, en Europa el EGNOS y en Japón el MSAS, todos compatibles entre sí.

En los mensajes que se envían a los receptores próximos se pueden incluir dos tipos de correcciones:

• Una corrección directamente aplicada a la posición. Esto tiene el inconveniente de que tanto el usuario como la estación monitora deberán emplear los mismos satélites, pues las correcciones se basan en esos mismos satélites.
• Una corrección aplicada a las pseudodistancias de cada uno de los satélites visibles. En este caso el usuario podrá hacer la corrección con los 4 satélites de mejor relación señal-ruido (S/N). Esta corrección es más flexible.

El error producido por la disponibilidad selectiva (SA) varía incluso más rápido que la velocidad de transmisión de los datos. Por ello, junto con el mensaje que se envía de correcciones, también se envía el tiempo de validez de las correcciones y sus tendencias. Por tanto, el receptor deberá hacer algún tipo de interpolación para corregir los errores producidos.

Si se deseara incrementar el área de cobertura de correcciones DGPS y, al mismo tiempo, minimizar el número de receptores de referencia fijos, será necesario modelar las variaciones espaciales y temporales de los errores. En tal caso estaríamos hablando del GPS diferencial de área amplia.

Con el DGPS se pueden corregir en parte los errores debidos a:

• Disponibilidad selectiva (eliminada a partir del año 2000).
• Propagación por la ionosfera - troposfera.
• Errores en la posición del satélite (efemérides).
• Errores producidos por problemas en el reloj del satélite.

Para que las correcciones DGPS sean válidas, el receptor tiene que estar relativamente cerca de alguna estación DGPS; generalmente, a menos de 1000 km. Las precisiones que manejan los receptores diferenciales son centimétricas, por lo que pueden ser utilizados en ingeniería.

Vocabulario básico en GPS

• Vehículo de la empresa Tele Atlas con GPS cartografiando y fotografiando las carreteras en Rochester, Nueva York (EE. UU.)

• BRG (Bearing): el rumbo entre dos puntos de pasos intermedios (waypoints)
• CMG (Course Made Good): rumbo entre el punto de partida y la posición actual
• EPE (Estimated Position Error): margen de error estimado por el receptor
• ETE (Estimated Time Enroute): tiempo estimado entre dos waypoints
• DOP (Dilution Of Precision): medida de la precisión de las coordenadas obtenidas por GPS, según la distribución de los satélites, disponibilidad de ellos...
• ETA (Estimated Time to Arrival): hora estimada de llegada al destino

Integración con telefonía móvil

Algunos móviles pueden vincularse a un receptor GPS diseñado a tal efecto. Suelen ser módulos independientes del teléfono que se comunican vía inalámbrica bluetooth, o implementados en el mismo terminal móvil, y que le proporcionan los datos de posicionamiento que son interpretados por un programa de navegación. Esta aplicación del GPS está particularmente extendida en los teléfonos móviles que operan con el sistema operativo Symbian OS, y PDAs con el sistema operativo Windows Mobile, aunque varias marcas han lanzado modelos con un módulo GPS integrado con software GNU/Linux.

Aplicaciones

Civiles

• Navegador GPS de pantalla táctil de un vehículo con información sobre la ruta, así como las distancias y tiempos de llegada al punto de destino.
• Navegación terrestre (y peatonal), marítima y aérea. Bastantes automóviles lo incorporan en la actualidad, siendo de especial utilidad para encontrar direcciones o indicar la situación a la grúa.
• Teléfonos móviles
• Topografía y geodesia.
• Localización agrícola (agricultura de precisión), ganadera y de fauna.
• Salvamento y rescate.
• Deporte, acampada y ocio.
• Para localización de enfermos, discapacitados y menores.
• Aplicaciones científicas en trabajos de campo (ver geomática).
• Geocaching, actividad deportiva consistente en buscar "tesoros" escondidos por otros usuarios.
• Para rastreo y recuperación de vehículos.
• Navegación deportiva.
• Deportes aéreos: parapente, ala delta, planeadores, etc.
• Existe quien dibuja usando tracks o juega utilizando el movimiento como cursor (común en los GPS Garmin).
• Sistemas de gestión y seguridad de flotas.

Militares

• Navegación terrestre, aérea y marítima.
• Guiado de misiles y proyectiles de diverso tipo.
• Búsqueda y rescate.
• Reconocimiento y cartografía.
• Detección de detonaciones nucleares.

Voz sobre IP VoIP

Voz sobre IP

Voz sobre Protocolo de Internet, también llamado Voz IP, VozIP, VoIP (por sus siglas en inglés), es un grupo de recursos que hacen posible que la señal de voz viaje a través de Internet empleando un protocolo IP (Protocolo de Internet). Esto significa que se envía la señal de voz en forma digital, en paquetes, en lugar de enviarla en forma analógica, a través de circuitos utilizables sólo para telefonía como una compañía telefónica convencional o PSTN (sigla de Public Switched Telephone Network, Red Telefónica Pública Conmutada).

Los Protocolos que se usan para enviar las señales de voz sobre la red IP se conocen como protocolos de Voz sobre IP o protocolos IP. Estos pueden verse como aplicaciones comerciales de la "Red experimental de Protocolo de Voz" (1973), inventada por ARPANET.

El tráfico de Voz sobre IP puede circular por cualquier red IP, incluyendo aquellas conectadas a Internet, como por ejemplo las redes de área local (LAN). Es muy importante diferenciar entre Voz sobre IP (VoIP) y Telefonía sobre IP.

VoIP es el conjunto de normas, dispositivos, protocolos, en definitiva la tecnología que permite comunicar voz sobre el protocolo IP.

Telefonía sobre IP es el servicio telefónico disponible al público, por tanto con numeración E.164, realizado con tecnología de VoIP.

Ventajas

La principal ventaja de este tipo de servicios es que evita los cargos altos de telefonía (principalmente de larga distancia) que son usuales de las compañías de la Red Pública Telefónica Conmutada (PSTN). Algunos ahorros en el costo son debidos a utilizar una misma red para llevar voz y datos, especialmente cuando los usuarios tienen sin utilizar toda la capacidad de una red ya existente la cual pueden usar para VoIP sin un costo adicional. Las llamadas de VoIP a VoIP entre cualquier proveedor son generalmente gratis en contraste con las llamadas de VoIP a PSTN que generalmente cuestan al usuario de VoIP.

El desarrollo de codecs para VoIP (aLaw, G.729, G.723, etc.) ha permitido que la voz se codifique en paquetes de datos de cada vez menor tamaño. Esto deriva en que las comunicaciones de voz sobre IP requieran anchos de banda muy reducidos. Junto con el avance permanente de las conexiones ADSL en el mercado residencial, éste tipo de comunicaciones, están siendo muy populares para llamadas internacionales.

Hay dos tipos de servicio de PSTN a VoIP: "Discado Entrante Directo" (Direct Inward Dialling: DID) y "Números de acceso". DID conecta a quien hace la llamada directamente al usuario VoIP mientras que los Números de peso requieren que este la introduzca en el número de tensión del usuario de VoIP esponja. Los Números de acceso son usualmente cobrados como una llamada local para quien hizo la llamada desde la PSTN y gratis para el usuario de VoIP.

Estos precios pueden llegar a ser hasta 100 veces más económicos que los precios de operadores locales.

Funcionalidad

VoIP puede facilitar tareas que serían más fáciles de realizar usando las redes telefónicas comunes:

• Las llamadas telefónicas locales pueden ser automáticamente enrutadas a un teléfono VoIP, sin importar dónde se esté conectado a la red. Uno podría llevar consigo un teléfono VoIP en un viaje, y en cualquier sitio conectado a Internet, se podría recibir llamadas.
• Números telefónicos gratuitos para usar con VoIP están disponibles en Estados Unidos de América, Reino Unido y otros países de organizaciones como Usuario VoIP.
• Los agentes de Call center usando teléfonos VoIP pueden trabajar en cualquier lugar con conexión a Internet lo suficientemente rápida.
• Algunos paquetes de VoIP incluyen los servicios extra por los que PSTN (Red Publica Telefónica Conmutada) normalmente cobra un cargo extra, o que no se encuentran disponibles en algunos países, como son las llamadas de 3 a la vez, retorno de llamada, remarcación automática, o identificación de llamada.

Móvil

Los usuarios de VoIP pueden viajar a cualquier lugar en el mundo y seguir haciendo y recibiendo llamadas de la siguiente forma:

• Los subscriptores de los servicios de las líneas telefónicas pueden hacer y recibir llamadas locales fuera de su localidad. Por ejemplo, si un usuario tiene un número telefónico en la ciudad de Nueva York y está viajando por Europa y alguien llama a su número telefónico, esta se recibirá en Europa. Además si una llamada es hecha de Europa a Nueva York, esta será cobrada como llamada local, por supuesto el usuario de viaje por Europa debe tener una conexión a Internet disponible.
• Los usuarios de Mensajería Instantánea basada en servicios de VoIP pueden también viajar a cualquier lugar del mundo y hacer y recibir llamadas telefónicas.
• Los teléfonos VoIP pueden integrarse con otros servicios disponibles en Internet, incluyendo videoconferencias, intercambio de datos y mensajes con otros servicios en paralelo con la conversación, audio conferencias, administración de libros de direcciones e intercambio de información con otros (amigos, compañeros, etc).

Repercusión en el comercio

La Voz sobre IP está abaratando las comunicaciones internacionales y mejorando por tanto la comunicación entre proveedores y clientes, o entre delegaciones del mismo grupo.

Asimismo, la voz sobre IP se está integrando, a través de aplicaciones específicas, en portales web. De esta forma los usuarios pueden solicitar una llamada de X empresa o programar una llamada para una hora en concreto, que se efectuará a través de un operador de Voz IP normalmente.

Futuro de la Voz sobre IP

El ancho de banda creciente a nivel mundial, y la optimización de los equipos de capa 2 y 3 para garantizar el QoS (Quality of Service) de los servicios de voz en tiempo real hace que el futuro de la Voz sobre IP sea muy prometedor. En Estados Unidos los proveedores de voz sobre IP como Vonage consiguieron una importante cuota de mercado. En España, gracias a las tarifas planas de voz, los operadores convencionales consiguieron evitar el desembarco masivo de estos operadores. Sin embargo la expansión de esta tecnología está viniendo de mano de los desarrolladores de sistemas como Cisco y Avaya que integran en sus plataformas redes de datos y voz. Otros fabricantes de centrales como Panasonic, Alcatel-Lucent, Nortel Networks, Matra, Samsung y LG también desarrollan soluciones corporativas de voz sobre IP en sus equipos de telecomunicaciones privados. Para visualizar el futuro de esta tecnología debemos de ver la realidad actual y ver el punto de vista del usuario final. Para las corporaciones internacionales que pueden contar con sistemas de punta y anchos de banda óptimos, las centrales que manejan VoIP (IPPBX) se han convertido en un equipo muy conveniente. Pero las pequeñas y medianas empresas deben de evaluar ciertos temas: Esta tecnología opera con sistemas operativos (Windows/Linux) que presentan ciertos problemas de estabilidad. Además la red IP no fue diseñada para dar garantías. Además algunos para abaratar costos ofrecen centrales ensambladas en un ordenador o una PC, los cuales enfrentan otro tipo de problemas, como las fallas en sus componentes (Discos Duros, Ventiladores y Fuentes de Alimentación), se debe de prever también el cambio de los aparatos telefónicos tradicionales, ya que esta tecnología trabaja con teléfonos especiales (IP o SIP) a menos que se incorporen equipos especiales. La buena noticia es que todas las funciones extra que pueden brindarle las centrales IP pueden obtenerse con sus centrales tradicionales, solo se deben conectar ciertos módulos que incorporan la tecnología VoIP a sus necesidades. Todos sabemos que la calidad de transmisión de las centrales tradicionales todavía es superior. En realidad es que ya nos acostumbramos a la confiabilidad y a la fácil configuración de los equipos tradicionales, los cuales manejan lenguajes de programación muy sencillos.

El Estándar VoIP (H.323)

Definido en 1996 por la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) proporciona a los diversos fabricantes una serie de normas con el fin de que puedan evolucionar en conjunto.

Características principales

Por su estructura el estándar proporciona las siguientes ventajas:

• Permite controlar el tráfico de la red, por lo que se disminuyen las posibilidades de que se produzcan caídas importantes en el rendimiento. Las redes soportadas en IP presentan las siguientes ventajas adicionales:

• Es independiente del tipo de red física que lo soporta. Permite la integración con las grandes redes de IP actuales.
• Es independiente del hardware utilizado.
• Permite ser implementado tanto en software como en hardware, con la particularidad de que el hardware supondría eliminar el impacto inicial para el usuario común.
• Permite la integración de Vídeo y TPV

VoIP no es un servicio, es una tecnología

En muchos países del mundo, IP ha generado múltiples discordias, entre lo territorial y lo legal sobre esta tecnología, está claro y debe quedar en claro que la tecnología de VoIP no es un servicio como tal, sino una tecnología que usa el Protocolo de Internet (IP) a través de la cual se comprimen y descomprimen de manera altamente eficiente paquetes de datos o datagramas, para permitir la comunicación de dos o más clientes a través de una red como la red de Internet. Con esta tecnología pueden prestarse servicios de Telefonía o Videoconferencia, entre otros.

Arquitectura de red

El propio Estándar define tres elementos fundamentales en su estructura:

• Terminales: son los sustitutos de los actuales teléfonos. Se pueden implementar tanto en software como en hardware.
• Gatekeepers: son el centro de toda la organización VoIP, y serían el sustituto para las actuales centrales. Normalmente implementadas en software, en caso de existir, todas las comunicaciones pasarían por él.
• Gateways: se trata del enlace con la red telefónica tradicional, actuando de forma transparente para el usuario.
• Con estos tres elementos, la estructura de la red VoIP podría ser la conexión de dos delegaciones de una misma empresa. La ventaja es inmediata: todas las comunicaciones entre las delegaciones son completamente gratuitas. Este mismo esquema se podría aplicar para proveedores, con el consiguiente ahorro que esto conlleva.
• Protocolos de VoIP: son los lenguajes que utilizarán los distintos dispositivos VoIP para su conexión. Esta parte es importante ya que de ella dependerá la eficacia y la complejidad de la comunicación.

Por orden de antigüedad (de más antiguo a más nuevo):

• H.323 - Protocolo definido por la ITU-T;
• SIP - Protocolo definido por la IETF;
• Megaco (También conocido como H.248) y MGCP - Protocolos de control;
• Skinny Client Control Protocol - Protocolo propiedad de Cisco;
• MiNet - Protocolo propiedad de Mitel;
• CorNet-IP - Protocolo propiedad de Siemens;
• IAX - Protocolo original para la comunicación entre PBXs Asterisk (Es un estándar para los demás sistemas de comunicaciones de datos,[cita requerida] actualmente está en su versión 2, IAX2);
• Skype - Protocolo propietario peer-to-peer utilizado en la aplicación Skype;
• IAX2 - Protocolo para la comunicación entre PBXs Asterisk en reemplazo de IAX;
• Jingle - Protocolo abierto utilizado en tecnología XMPP;
• MGCP- Protocolo propietario de Cisco;
• weSIP- Protocolo licencia gratuita de VozTelecom.

Como hemos visto VoIP presenta una gran cantidad de ventajas, tanto para las empresas como para los usuarios comunes. La pregunta sería ¿por qué no se ha implantado aún esta tecnología?. A continuación analizaremos los aparentes motivos, por los que VoIP aún no se ha impuesto a las telefonías convencionales.

Parámetros de la VoIP

Este es el principal problema que presenta hoy en día la penetración tanto de VoIP como de todas las aplicaciones de IP. Garantizar la calidad de servicio sobre Internet, que solo soporta "mejor esfuerzo" (best effort) y puede tener limitaciones de ancho de banda en la ruta, actualmente no es posible; por eso, se presentan diversos problemas en cuanto a garantizar la calidad del servicio.

Códecs

La voz ha de codificarse para poder ser transmitida por la red IP. Para ello se hace uso de Códecs que garanticen la codificación y compresión del audio o del video para su posterior decodificación y descompresión antes de poder generar un sonido o imagen utilizable. Según el Códec utilizado en la transmisión, se utilizará más o menos ancho de banda. La cantidad de ancho de banda suele ser directamente proporcional a la calidad de los datos transmitidos.

Entre los codecs utilizados en VoIP encontramos los G.711, G.723.1 y el G.729 (especificados por la ITU-T)

Estos Codecs tienen este tamaño en su señalización:

G.711: bit-rate de 56 o 64 Kbps.

G.722: bit-rate de 48, 56 o 64 Kbps.

G.723: bit-rate de 5,3 o 6,4 Kbps.

G.728: bit-rate de 16 Kbps.

G.729: bit-rate de 8 o 13 Kbps.

Esto no quiere decir que es el ancho de banda utilizado, por ejemplo el Codec G729 utiliza 31.5 Kbps de ancho de banda en su transmisión.

Retardo o latencia

Una vez establecidos los retardos de tránsito y el retardo de procesado la conversación se considera aceptable por debajo de los 150 ms. Pérdida de tramas (Frames Lost):

Durante su recorrido por la red IP las tramas se pueden perder como resultado de una congestión de red o corrupción de datos. Además, para tráfico de tiempo real como la voz, la retransmisión de tramas perdidas en la capa de transporte no es práctico por ocasionar retardos adicionales. Por consiguiente, los terminales de voz tienen que retransmitir con muestras de voz perdidas, también llamadas Frame Erasures. El efecto de las tramas perdidas en la calidad de voz depende de como los terminales manejan las Frame Erasures.

En el caso más simple, el terminal deja un intervalo en el flujo de voz, si una muestra de voz es perdida. Si muchas tramas son perdidas, sonara grietoso con silabas o palabras perdidas. Una posible estrategia de recuperación es reproducir las muestras de voz previas. Esto funciona bien si sólo unas cuantas muestras son perdidas. Para combatir mejor las ráfagas de errores usualmente se emplean sistemas de interpolación. Basándose en muestras de voz previas, el decodificador predecirá las tramas perdidas. Esta técnica es conocida como Packet Loss Concealment (PLC).

La ITU-T G.113 apéndice I provee algunas líneas de guía de planificación provisional en el efecto de perdida de tramas sobre la calidad de voz. El impacto es medido en términos de Ie, el factor de deterioro. Este es un número en el cual 0 significa no deterioro. El valor más grande de Ie significa deterioro más severo. La siguiente tabla está derivada de la G.113 apéndice I y muestra el impacto de las tramas perdidas en el factor Ie.

Calidad del servicio

La calidad de este servicio se está logrando bajo los siguientes criterios:

• La supresión de silencios, otorga más eficiencia a la hora de realizar una transmisión de voz, ya que se aprovecha mejor el ancho de banda al transmitir menos información.
• Compresión de cabeceras aplicando los estándares RTP/RTCP.
• Priorización de los paquetes que requieran menor latencia. Las tendencias actuales son:
• CQ (Custom Queuing) (Sánchez J.M:, VoIP'99): Asigna un porcentaje del ancho de banda disponible.
• PQ (Priority Queuing) (Sánchez J.M:, VoIP'99): Establece prioridad en las colas.
• WFQ (Weight Fair Queuing) (Sánchez J.M:, VoIP'99): Se asigna la prioridad al tráfico de menos carga.
• DiffServ: Evita tablas de encaminados intermedios y establece decisiones de rutas por paquete.

La implantación de IPv6 que proporciona mayor espacio de direccionamiento y la posibilidad de tunneling.