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de Telecomunic
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ciones de Cub
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39
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d
u
cc
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ó
n
L
a tendencia actual de lo
s
ope-
radore
s
de telecomunicacione
s
e
s
el trán
s
ito hacia
u
na nueva imple-
u
s
uario
s
finale
s
, lo
s
cuale
s
emiten
s
u
valoración de acue
r
do a la Qo
S
pe
r-
cibida. En las
r
edes de conmutación
de paquetes, dent
r
o de las cuales se
de envia
r
se a t
r
avés de la
r
ed. En el
destino, los paquetes son reen-
samblados en el o
r
den correcto,
mentación de VoI
P
—Voice ove
r
Inte
r
netencuentran las
r
edes
IP
, la deg
r
ada
-
combinados, se descomp
r
imen y son
P
r
ot
o
col— en una red pública, elción de la calidad de la voz pe
r
cibidaconve
r
tidos a la señal analógica ori-
pa
s
o de un e
s
cenario corporativono
s
olamente es causada po
r
los pa
r
á
-
ginal. En este p
r
oceso inte
r
vienen los
re
s
tringido a una red pública demetro
s
a los cuales se hizo
r
e
f
e
r
enciacomponentes expuestos los cuales
VoI
P
. La convergencia de la
s
rede
s
anteriormente; además de ellos, debeninciden en la Qo
S
que se p
r
esta al
de comunicacione
s
y de dato
s
ha per-con
s
idera
r
se ot
r
os
f
acto
r
es no liga
-
usua
r
io
f
inal.
mitido un rápido crecimiento de la
s
do
s
a la re
d
IP
como el dete
r
io
r
o p
r
o
-
Lo que conlleva a p
r
o
f
undizar en
aplicacione
s
en tiempo real, porvocado po
r
los codecs teniendo eneste tema es que, t
r
adicionalmente,
ejemplo, de telefonía I
P
. La
s
rede
s
cuenta
s
u compo
r
tamiento no linealse ha estimado la Qo
S
sólo en base
IP no e
s
tán di
s
eña
d
a
s
para
s
opor-al variar las condiciones de la
r
edal estado de la
r
ed de t
r
anspo
r
te, mi-
ta
r
aplicacione
s
e
n
tiempo real y[1-2].diendo valo
r
es de pé
r
dida de paque-
fact
o
re
s
tale
s
como la demora en laEl gateway o pasa
r
ela Vo
IP
inte
r
conectates,
r
eta
r
dos, ancho de banda disponible
red, la variación de la demora y lala red I
P
con la
r
ed
PS
TN —Publicy ot
r
os. Estas medidas no
r
eflejan
pérdida de paquete
s
, conducen aSwitching
T
elephone Network— y
f
ielmente la Qo
S
expe
r
imentada por el
un deterioro de la calidad de la vozadapta lo
s
esquemas de p
r
ocesamientousua
r
io
f
inal. Existe un nuevo enfoque
percibida por el u
su
ario. El mayorde voz. Lo
s
componentes de la pasa
r
elapa
r
a en
fr
enta
r
este p
r
oblema tomando
reto en e
s
ta
s
rede
s
e
s
cómo medirque afecta
n
la calidad de la voz son losen conside
r
ación que es un tema neta-
o predecir la calidad de la voz locodec
s
, los Detecto
r
es de Actividad demente subjetivo po
r
que depende de lo
má
s
exacta y eficie
n
temente po
s
ible,Voz —Voice Activity Detector
(
VAD
)
—,que el usua
r
io pe
r
ciba del mismo.
S
e
con el propó
s
ito de controlar y mo-CNG —Confort Noise Generation— y lap
r
opone además de los pa
r
ámetros
nitorear la Qo
S
—Quality of Se
r
vice—memoria inte
r
media en el
r
ecepto
r
pa
r
ade la
r
ed de t
r
anspo
r
te, tene
r
e
n
cuen-
para a
s
egurar lo
s
requerimiento
s
téc-almacenar los paquetes o jitter bufferta el p
r
ocesamiento de la infor-
nicos y comerciale
s
.como e
s
conocido en la bibliog
r
a
f
ía enmación en los equipos de acceso y
E
s
to
s
factore
s
s
on lo
s
que, en defi-inglé
s
.la valo
r
ación que tiene el u
s
uario
nitiva, van a determinar que e
s
ta
s
La información de voz analógicadel se
r
vicio que
r
ecibe. Esto con-
aplicacione
s
y lo
s
nuevo
s
s
ervicio
s
e
s
digitalizada, comp
r
imida y
fr
ag
-
diciona
r
ealiza
r
una valo
r
ación de
o
f
recido
s
s
ean aceptado
s
por lo
s
mentada en pequeñas pa
r
tes antesla Qo
S
ext
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emo a ext
r
emo.
para eva
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uar e
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mpacto de los
cod
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cadores de vo
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/Vo
IP
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La
s
aplicacione
s
de rede
s
conver-
gente
s
ba
s
ada
s
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I
P
enfrentan vario
s
r
eto
s
técnico
s
tale
s
como pérdida de
paquete
s
, retardo
s
o demora
s
, tamaño
del paquete y variacione
s
en
s
u tiempo
de llegada. E
s
importante con
s
iderar
todo
s
lo
s
factore
s
que degradan la
calidad de la voz y e
s
preci
s
o e
s
table-
cer lo
s
valore
s
límite
s
y rango
s
de lo
s
mi
s
mo
s
.
P
ara e
s
ta
s
circun
s
tancia
s
,
s
e
crea un entorno integrado de
s
imula-
ción con el cual modelar,
s
imular y
a
n
alizar lo
s
re
s
ultado
s
. En el trabajo
también
s
e analiza la po
s
ibilidad de
c
o
mplementar el e
s
tudio de
s
imulación
mediante el u
s
o del
M
ATLAB—
M
ATrix
LABoratory / Laboratorio de
M
atrice
s
—.
2.1
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c
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d
de
l
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v
o
z
La pérdida de información e
s
un fe-
nómeno común en la
s
rede
s
conmuta-
da
s
por paquete
s
dentro de la
s
cuale
s
s
e encuentran la
s
rede
s
I
P
. No
s
e e
s
table-
cen circuito
s
fí
s
ico
s
entre lo
s
extremo
s
y lo
s
paquete
s
proveniente
s
de dife-
r
ente
s
fuente
s
s
e almacenan en cola
s
e
n
e
s
pera de
s
er tran
s
mitido
s
por el
enlace de
s
alida
d
e cada enrutador. Un
paquete de entrada
s
e pierde en la red
s
i no encuentra e
s
pacio en la cola.
Mientra
s
má
s
per
s
ona
s
accedan a la
red, lo
s
enrutadore
s
s
e conge
s
tionan
má
s
y
s
e produce la pérdida de pa-
quete
s
. La pérdida de paquete
s
puede
oca
s
ionar daño
s
s
evero
s
a la calidad
de la voz tran
s
mitida
s
obre I
P
. Aunque
el cerebro humano e
s
capaz de recon
s
-
t
ru
ir alguna
s
palabra
s
perdida
s
, dema-
s
iada
s
pérdida
s
p
ueden generar una
s
eñal ininteligible.
U
n retardo exce
s
ivo puede afectar
s
eriamente una conver
s
ación.
S
e ha
determinado que un retardo inferior a
150 m
s
eg e
s
aceptable en la mayoría
de la
s
aplicacione
s
[3]. El retardo e
s
in
s
ignificante en la
PS
TN, debido a
que en la
s
rede
s
de conmutación de
circuito
s
s
olamente e
s
tá pre
s
ente el
retardo de pro
p
agación y e
s
te de-
pende de la di
s
tancia.
P
ero en VoI
P
,
hay mucha
s
fuente
s
de retardo que
s
e
s
uman pa
r
a hace
r
del
r
eta
r
do uno de los mayo
r
es
r
etos técnicos para las
rede
s
de conve
r
gencia basadas en
IP
.
De
s
ar
r
olla
r
he
rr
amientas que pe
r
mitan simula
r
lo que pasa con una
s
eñal cuando es t
r
ansmitida sob
r
e una
r
ed
IP
es muy impo
r
tante. Estas
herramientas pe
r
miten entonces p
r
oba
r
los sistemas de comunicaciones
de voz sin const
r
ui
r
p
r
ototipos de ha
r
dwa
r
e y ensambla
r
costosas con-
figuraciones de p
r
ueba de
r
ed en el labo
r
ato
r
io.
En este t
r
abajo, se p
r
opone un sistema de simulación de Vo
IP
p
ara ana-
lizar el impacto de estos
f
acto
r
es, el cual emplea O
P
NET
I
T
GU
R
U
[4]
como
h
e
rr
amienta de ingenie
r
ía pa
r
a optimiza
r
la
r
ed, que pe
r
mite simular
el compo
r
tamiento de una
r
ed de comunicaciones. Con el objetivo de
entende
r
el impacto de las inte
rf
e
r
encias de la
r
ed sob
r
e la calidad de la
voz pe
r
cibida pa
r
a aplicaciones de Vo
IP
, se desa
rr
olla una plataforma de
s
imulación. Esta o
fr
ece una ventana pa
r
a el análisis y evaluación de la
calida
d
de voz.
S
e evalúa, no solamente los e
f
ectos de las va
r
iaciones en
la
s
co
n
diciones de la
r
ed de t
r
anspo
r
te, sino también el e
f
ecto
d
e varios
e
s
quemas de codi
f
icación mediante la modelación de p
r
oblemas que se
pueden encont
r
a
r
en
r
edes
r
eales.
La integ
r
ación de O
P
NET con MATLAB
[
5
]
pe
r
mite utilizar la po-
tencialidad de MATLAB pa
r
a
r
ealiza
r
todo tipo de análisis estadísticos
con los
r
esultados obtenidos con el simulado
r
. MATLAB es un soft
w
are
matemático que o
fr
ece un ento
r
no de desa
rr
ollo integ
r
ado con un len-
guaje de p
r
og
r
amación p
r
opio. En el siguiente epíg
r
a
f
e se p
r
esenta el
modelo con el cual se simula la comunicación en un sistema de
V
oI
P
.
2.2
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r
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El trabajo con el simulado
r
de
r
edes de comunicaciones O
P
NET, trata de
compr
o
ba
r
el compo
r
tamiento de los distintos codi
f
icado
r
es
d
e la voz
utilizados actualmente en las Redes de
Pr
óxima Gene
r
ación —Next
G
ene-
r
ation Networks
(
NGN
)
— pa
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a aplicaciones en tiempo
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eal. El propósito
e
s
evalua
r
el
f
uncionamiento de la
r
ed en su conjunto bajo diferentes
condiciones y pa
r
a distintos codi
f
icado
r
es. En la
f
igu
r
a 1 se muestra el
e
s
cena
r
io a t
r
avés del cual se
r
ealizó la simulación.
El e
s
cena
r
io de Vo
IP
de este p
r
oyecto se implementó de
f
o
r
ma tal que
la
s
llamadas se
r
ealicen desde los equipos o nodos —de acue
r
do con la
terminología O
P
NET— de la zona A hacia la zona B, llamadas punto a
punto; es deci
r
, tele1 A con tele3 B y tele2 A con tele4 B. La utilización
de la
r
ed simulada pe
r
mite p
r
oba
r
va
r
ias con
f
igu
r
aciones de red y
diferentes algo
r
itmos de codi
f
icación, bajo di
f
e
r
entes condiciones:
Š
Condiciones típicas de ope
r
ación.
F
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1
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es
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
41
no habilitado—, G.723.1 y G.729B —VAD habilitado—. El p
r
opósito es
evaluar el funcionamiento de la red en
s
u conjunto bajo distintas condi
-
Š
Condicione
s
de deterioro de lo
s
parámetro
s
.mismo
r
eta
r
do de con
f
o
r
mación de los
El objetivo e
s
verificar lo
s
requerimiento
s
de calidad pa
r
a la implemen
-
paquetes, la ca
r
ga útil que se t
r
ansmi-
tación de VoI
P
.te pa
r
a los distintos codi
f
icadores es
La
f
igura 2
s
eñala la
s
cuatro aplicacione
s
configuradas: G.711, G.729 —VADdi
f
e
r
ente.
3
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cione
s
y para di
s
tinto
s
codificadore
s
.A continuación se muest
r
an los
r
esultados obtenidos pa
r
a cada
escena
r
io
(F
igu
r
as 4, 5, 6, 7, 8, 9).
El
d
e
s
arrollo de e
s
ta herramienta permite obtener i
nf
o
r
mación base pa
r
a toma
r
decisione
s
adecuada
s
durante el di
s
eño o durante las implementaciones, ade
-
má
s
de e
s
tablecer o formular la
s
norma
s
que deben cumpli
r
estas tecnologías
con el fin de obtener máxima eficiencia y calidad. E
n
la con
f
igu
r
ación se tuvo en
cuenta que coincidieran la
s
recomendacione
s
de la U
I
T con la te
r
minología
OPNET.
En la figura 3
s
e configura el nodo de perfile
s
donde se de
f
ine el compo
r
tamiento
de los abonado
s
—tele1 A, tele2 A, tele3 B y tele4 B—. Estos pe
rf
iles en esce
-
na
r
io
s
diferente
s
im
p
lementan la
s
cuatro aplicaciones co
rr
espondientes a los co
-
dificadore
s
.
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p
r
op
i
a
)
.
A medida que los algoritmo
s
de compre
s
ión son más so
f
isticados las
demora
s
introducida
s
en e
s
te proce
s
o
s
on mayo
r
es po
r
lo que el tamaño
de la carga útil que
s
e tran
s
mite en el paquete —t
r
amas de voz po
r
pa
-
quete
s
— debe
s
er menor para compen
s
ar la demo
r
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Se ob
s
erva, en la figura 4, el trá-
f
ico enviado pa
r
a cada codificador
en condicione
s
n
ormale
s
de la red,
el codec que má
s
tráfico envía a
tráfico no varía re
s
pecto al tráfico
enviado. En la figura 6,
s
e pre
s
en-
ta la
s
imulació
n
del tráfico de voz
y demora
s
de 250 m
s
.
La
s
imulación del tráfico de voz
r
ecibido por cada decodificador en
condicione
s
de
s
favorable
s
s
e mue
s
tra
en la figura 7. En ella
s
e puede ob-
s
ervar, también, el comportamiento
para una pérdida del 5% de lo
s
pa-
quete
s
enviado
s
y
demora
s
en el orden
de 250m
s
—condicione
s
de
s
favora-
ble
s
—.
F
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g
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S
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op
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)
.
e
n
viado en condicione
s
de
s
favo-Otra
s
ituación evaluada es el com
-
r
able
s
, e
s
deci
r
, cuando hay unaportamiento de la pé
r
dida de paquetes
degradación de condicione
s
en lacuando se emplea cada decodi
f
icado
r
r
ed, una pérdida de paquete
s
del 5 %(
F
igura 8
)
.
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op
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a
)
.
La pé
r
dida de paquetes máxima debe
s
er infe
r
io
r
al 1
%
pa
r
a ga
r
antiza
r
la
Qo
S
. Cuando mayo
r
es el g
r
ado de
compresión del codec, más pe
r
judicial
e
s
la pé
r
dida de paquetes. El codec
meno
s
a
f
ectado po
r
la pé
r
dida de
F
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8
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r
op
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a
)
.
travé
s
de la red e
s
el G729 conpaquetes es el G.711, en el rango
VAD activado, lo cual demue
s
traevaluado, hasta 5
%
de pérdidas
la importancia de
s
u utilización,de paquetes.
permite un 40 % de ahorro del anchoCuando se
r
educe la velocidad de co-
de banda,
s
ólo admite la tran
s
mi-di
f
icación, los
r
eque
r
imientos de an-
s
ión de paquete
s
con informacióncho de banda también se
r
educen, lo
útil, al
s
uprimir el envío de lo
s
que posibilita, en la
r
ed de t
r
ansporte,
paquete
s
de
s
ilencio —funcionali-pode
r
maneja
r
más conexiones simul-
dad del VAD—. En la figura 5
s
etáneas. El codi
f
icado
r
G.71
1
es el que
mue
s
tra la
s
imulación del tráficomás ca
r
ga la
r
ed, po
r
lo que utiliza me-
de voz recibido por cada codifica-nos e
f
icientemente sus
r
ecursos.
d
o
r en condicione
s
normale
s
, e
s
teEn la
f
igu
r
a 9 se muest
r
a la carga
de utilización de la
r
ed por cada
codi
f
icado
r
.
P
o
r
último, la
f
igu
r
a 10 expone el
compo
r
tamiento de la dem
o
ra de pro-
pagación cuando se emplea cada uno
de los codi
f
icado
r
es vocales. La grá-
f
ica comp
r
ueba que los codificadores
que tienen mayo
r
r
azón de codifica-
ción admiten mayo
r
demo
r
a y son los
que p
r
opo
r
cionan mayo
r
calidad de la
voz.
S
e deben activa
r
los mecanismos
en los te
r
minales que cont
r
arresten las
de
f
iciencias en la
r
ed
IP
.
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Revist
a
Técnic
a
de l
a
E
mp
r
es
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
43
Al aumentar el deterioro de la red,
han de activar
s
e, en lo
s
terminale
s
, lo
s
mecani
s
mo
s
que permitan contrarre
s
-
tar la
s
deficiencia
s
en la red I
P
, e
s
decir, cambiar automáticamente por
orde
n
del elemento de control centra-
lizado o
s
oft
s
witch hacia un codifi-
cador má
s
idóneo.
E
s
te e
s
el elemento de la red que
debe centralizar
s
e, con la infor-
mación enviada po
r
lo
s
terminale
s
,
o
r
denar el cambio hacia un codec
que permita mejore
s
garantía
s
a la
QoS teniendo en cuenta la degra-
daci
ó
n de la
s
condicione
s
o pará-
met
r
o
s
de la red. Como
s
e planteó
en la introducción, la
s
prueba
s
de
QoS
s
on uno de lo
s
principale
s
a
s
-
pect
os
en la
s
telecomunicacione
s
moderna
s
, por lo que deben con
s
ide-
rar
s
e en la
s
prueba
s
d
e aceptación. La
QoS debe e
s
tar contemplada en la
fa
s
e de aceptación del equipamiento
antes de cur
s
ar tráfico real para que,
de manera cuantificada, queden rela-
cionado
s
la
s
Nota
s
M
edia
s
de Opinión
—Mean Opinion Sc
or
e (
M
O
S
)—, la
eval
u
ación de la Calidad de la Voz
P
ercibida —Perceptual Evaluation of Speech Quality
(P
E
S
Q
)
—
[
6
]
,
[7
], [8],
el tipo de codec y los pa
r
ámet
r
os de la
r
ed.
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e
s
El objetivo de este t
r
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r
a
r
f
undamenta
r
la
r
elación e
n
tre la
calidad de la voz y las di
f
e
r
entes pe
r
tu
r
baciones que dete
r
io
r
an la red,
la
s
cuale
s
se llevan a cabo utilizando un sistema de simulación pa
r
a
V
oI
P
con el empleo de O
P
NET
I
T GURU ve
r
sión 9.0. Esto pe
r
mite comprobar,
de acuerdo con los
r
esultados de las evaluaciones
r
ealizadas, el impacto
que tienen los distintos pa
r
ámet
r
os sob
r
e la calidad de la voz pe
r
cibida.
Con la
s
imulación se ha evaluado el e
f
ecto de va
r
ios esquemas de codi-
ficación mediante la modelación de p
r
oblemas que pueden enco
n
trarse
en rede
s
reales, lo cual pe
r
mite establece
r
los umb
r
ales de desempeño de
lo
s
di
s
tintos pa
r
ámet
r
os de la
r
ed.
En la
s
p
r
uebas de aceptación de
f
inidas y ejecutadas po
r
los ope
r
adores
de telecomunicaciones deben inclui
r
se medidas de Qo
S
. Es importante
con
s
idera
r
todos los
f
acto
r
es que deg
r
adan la calidad de la voz y es pre-
ci
s
o e
s
ta
b
lece
r
sus valo
r
es límites y sus
r
angos.
E
s
ta info
r
mación ayuda a dete
r
mina
r
los p
r
oblemas
r
elacionados con el
de
s
empeño del codi
f
icado
r
seleccionado, y cont
r
ibuye a dete
r
minar si
un codificado
r
es adecuado pa
r
a un dete
r
minado ento
r
no de
r
ed de pa-
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s
S
e propone, como pa
r
te de la investigación desa
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ollada en este tema y
como re
s
ultado de los estudios
r
ealizados y la bibliog
r
a
f
ía
r
evisada, usar
lo
s
métodos de medición combinados; es deci
r
, el empleo de la medición
de la cali
d
ad del se
r
vicio, mediante los algo
r
itmos de evaluación de la ca-
lidad de fo
r
ma objetiva, y el empleo de la simulación.
Pr
ácticamente, pueden
s
er utilizados en combinación debido a que en la actualidad los p
r
oble-
ma
s
a
s
ociados con Vo
IP
aplican una demanda de investigación similar.
Como continuación de este t
r
abajo, se
r
ecomienda emplea
r
como simula-
dor el O
PN
ET Modelle
r
, ve
r
sión p
r
o
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esional, po
r
que pe
r
mite obtener re-
s
ultado
s
más exactos.
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